CN215998707U - 一种激光选区熔化成形装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种激光选区熔化成形装置，该装置包括：打印准备单元、铺粉打印单元、粉末收集单元和粉末处理单元；打印准备单元、铺粉打印单元和粉末搜集单元的顶部位于同一基准面且依次相邻；粉末处理单元包括：集粉器、第一回收管、分级器、第二回收管、动力结构、第一回收仓和第二回收仓；集粉器与分级器通过第一回收管相连，分级器和动力结构通过第二回收管相连，第一回收仓和第二回收仓间隔设在第二回收管上；分级器内设有分级轮，以基于粉末颗粒重量将飞溅粉末分层至第一回收仓和第二回收仓。本申请可以搜集处理飞溅粉末，提高成形零件的性能。
Description
技术领域
本申请涉及激光选区增材制造技术领域，特别是涉及一种激光选区熔化成形装置。
背景技术
属粉末的激光选区增材制造技术利用三维制图软件设计零件模型，然后将三维模型导出为切片软件可识别的文件格式，利用切片软件对模型进行切片处理并在适当位置添加支撑，得到三维模型截面数据；将扫描路径数据导入激光选区熔化设备中，之后利用高能量密度的激光器作为热源，将激光光斑照射在一定区域内，按照规划好的扫描路径进行扫描，逐层扫描堆叠成形三维零件。
但是一般激光选区熔化过程都存在原材料粉末与激光相互作用而产生飞溅的现象，飞溅的粉末在力场和温场的作用下成分和球形度都与原材料粉末不同，发生恶化，对后续打印产生影响，降低成形件的致密度和强度性能，目前常采用通过氩气循环输送，吹着走打印过程中飞溅的粉末，但由于打印面积较大，很难保证将其完全去除，较高的风力将影响零件成形性，较低的风力又不能有效的去除飞溅粉，导致最终零件性能变差，影响激光选区熔化成形件质量。
实用新型内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种激光选区熔化成形装置，可以搜集处理飞溅粉末。
一种激光选区熔化成形装置，包括：打印准备单元、铺粉打印单元、粉末收集单元和粉末处理单元；
所述打印准备单元用于为铺粉和打印提供原材料粉末，所述铺粉打印单元用于铺粉，所述粉末搜集单元用于铺粉后粉末的收集，所述粉末处理单元用于飞溅粉末的回收和处理；
所述打印准备单元、所述铺粉打印单元和所述粉末搜集单元的顶部位于同一基准面且依次相邻；
所述粉末处理单元包括：集粉器、第一回收管、分级器、第二回收管、动力结构、第一回收仓和第二回收仓；
所述集粉器与所述分级器通过所述第一回收管相连，所述分级器和所述动力结构通过所述第二回收管相连，所述第一回收仓和所述第二回收仓间隔设在所述第二回收管上；
所述分级器内设有分级轮，以基于粉末颗粒重量将飞溅粉末分层至所述第一回收仓和所述第二回收仓。
在其中一个实施例中，所述分级器包括：壳体、电机、分级轮、进粉口、第一出粉口和第二出粉口；
所述分级轮固定设在所述壳体内，且与所述电机轴连接；
所述进粉口、所述第一出粉口和所述第二出粉口均固定设在所述壳体上，所述进粉口与所述集粉器相连，所述第一出粉口连接到所述第一回收仓，所述第二出粉口连接到所述第二回收仓；
所述电机与所述分级轮传动相连，以驱动所述分级轮转动。
在其中一个实施例中，所述分级器还包括：辅助进气口；
所述辅助进气口用于调节所述分级器的管道内气流压力以及清洗所述分级器的内壁。
在其中一个实施例中，所述铺粉打印单元包括：成形仓、第一支撑板、第一推杆、导轨和刮刀板；
所述第一支撑板和所述第一推杆均固定设在所述成形仓内；所述第一支撑板固定设在所述第一推杆的顶部，且所述第一支撑板、所述第一推杆在所述成形仓内具有上下移动的行程；
所述导轨水平设置，所述刮刀板固定垂直设在所述导轨的一端，并沿基准面往返运动；
所述粉末搜集单元设在所述成形仓的一侧，所述粉末搜集单元设在所述导轨的另一端之下。
在其中一个实施例中，所述打印准备单元包括：储粉仓、第二支撑板和第二推杆；
所述储粉仓设在所述成形仓的另一侧；所述第二支撑板和所述第二推杆均固定设在所述储粉仓内；所述第二支撑板固定设在所述第二推杆的顶部，且所述第二支撑板、所述第二推杆在所述储粉仓内具有上下移动的行程。
在其中一个实施例中，还包括：气体循环机；
所述气体循环机的底部与基准面平齐，所述气体循环机包括：进风机和出风机，所述进风机和所述出风机沿所述刮刀板的移动方向相对布置在所述导轨的两侧，使所述进风机的进风口和所述出风机的出风口之间产生循环流动的风场。
在其中一个实施例中，所述第一回收管由弹性材料制成。
在其中一个实施例中，所述动力结构为真空泵。
在其中一个实施例中，所述刮刀板底部设有软性胶条。
在其中一个实施例中，所述储粉仓设在打印设备的上方或下方。
上述激光选区熔化成形装置，将激光选区熔化成形过程中的飞溅粉末通过集粉器收集，并进一步通过分级器进行筛分处理，将可循环用粉末与氧化废粉区分开，减少了激光选区熔化过程中飞溅粉末的残留，提高了打印的稳定性，从而改善金属粉末的成形稳定性，提高成形零件的性能。
附图说明
图1为一个实施例中激光选区熔化成形装置的示意图；
图2为一个实施例中激光选区熔化成形装置的侧视图；
图3为一个实施例中分级器的示意图。
附图编号：
储粉仓1，第二支撑板2，第二推杆3，成形仓4，第一支撑板5，第一推杆6，刮刀板7，导轨8，粉末搜集单元9，气体循环机10，集粉器11，第一回收管12，第二回收管13，分级器14，动力结构15，第一回收仓16，第二回收仓17，上壳体01，下壳体02，电机03，分级轮04，进粉口05，第一出粉口06，第二出粉口07，辅助进气口08。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1所示，本申请提供的一种激光选区熔化成形装置，在一个实施例中，包括：打印准备单元、铺粉打印单元、粉末搜集单元9和粉末处理单元；打印准备单元用于为铺粉和打印提供原材料粉末，铺粉打印单元用于铺粉，粉末搜集单元9用于铺粉后粉末的收集，粉末处理单元用于飞溅粉末的回收和处理；打印准备单元、铺粉打印单元和粉末搜集单元9的顶部位于同一基准面且依次相邻。
粉末处理单元包括：集粉器11、第一回收管12、分级器14、第二回收管13、动力结构15、第一回收仓16和第二回收仓17；集粉器11与分级器14通过第一回收管12相连，分级器14和动力结构15通过第二回收管13相连，第一回收仓16和第二回收仓17间隔设在第二回收管13上；分级器14内设有分级轮04，以基于粉末颗粒重量将飞溅粉末分层至所述第一回收仓16和第二回收仓17。
打印准备单元中的打印粉末沿着基准面经铺粉打印单元铺粉后进入粉末搜集单元9，然后进行打印，集粉器11沿着基准面进行往复运动，扫过整个基准面，将打印过程中散落在基准面的粉末进行收集，避免氧化粉末影响下一道次打印，导致打印件性能恶化；在收集粉末的过程中，可以通过动力结构15控制吸力，吸力大小影响吸收基准面的粉末深度，在动力结构15的吸力作用下，粉末经过第一回收管12进入分级器14，进一步通过分级器14进行筛分，分级器14中的分级轮04将飞溅粉末根据不同的粒度状态(如大小、重量等)受到的不同离心力分层至不同的回收仓，将可循环用原料粉末与飞溅的氧化粉末区分开，便于直接取用筛分好的粉末进行添加。
本装置遵从事后控制，即在每层激光打印完成后，才进行基准面上氧化废粉末的回收，能提高氧化废粉的清除率，保证成形过程中粉末的质量，改善激光选区熔化成形性和成形后零件的性能稳定性，并提升粉末多次循环使用的寿命，有效提高工作效率及适应多种打印工况。
在本实施例中，第一回收管12由弹性材料制成，动力结构15可以选择真空泵。
上述激光选区熔化成形装置，将激光选区熔化成形过程中的飞溅粉末通过集粉器收集，并进一步通过分级器进行筛分处理，将可循环用粉末与氧化废粉区分开，减少了激光选区熔化过程中飞溅粉末的残留，提高了打印的稳定性，从而改善金属粉末的成形稳定性，提高成形零件的性能。
在一个实施例中，分级器14选择立式干粉气流分级器；分级器14具体包括：壳体、电机03、分级轮04、进粉口05、第一出粉口06和第二出粉口07；分级轮04固定设在壳体内，且与电机03轴连接；进粉口05、第一出粉口06和第二出粉口07均固定设在壳体上，进粉口05与集粉器11相连，第一出粉口06连接到第一回收仓16，第二出粉口07连接到第二回收仓17；电机03与分级轮04传动相连，以驱动分级轮04转动。
在实际应用中，也可以根据需要选择其他种类或型号的分级器。
分级器14的壳体分为上壳体01和下壳体02，以便于电机03和分级轮04的拆装维修等。
电机03带动分级轮04高速转动，在壳体中形成强大的离心力。进入到分级器14中的气粉混合物先进入分级轮04内部，在离心力的作用下，大或重的粉末颗粒受离心作用力大，故被甩至分级轮04外围至分级器14边壁，并不再受离心力的影响，自然下落到粉碎主机内继续粉碎或者下落到第一出粉口06进行回收；小或轻的粉末颗粒受离心力作用小，在分级轮04内部悬停，受引风机的引风力影响被带至高处，顺着管道至第二出粉口07被回收。
分级轮04可以针对不同打印粉末的种类设置不同的工作频率，通过变频调节改变转速大小，从而便可调整分级器14中离心力的大小，达到分出不同粒度的粉末的目的。
在一个实施例中，分级器14还包括辅助进气口08。辅助进气口08用于调节分级器14的管道内气流压力以及清洗分级器14的内壁。
在一个实施例中，铺粉打印单元包括：成形仓4、第一支撑板5、第一推杆6、导轨8和刮刀板7；第一支撑板5和第一推杆6均固定设在成形仓4内；第一支撑板5固定设在第一推杆6的顶部，且第一支撑板5、第一推杆6在成形仓4内具有上下移动的行程；导轨8水平设置，刮刀板7固定垂直设在导轨8的一端，并沿基准面往返运动；粉末搜集单元9设在成形仓4的一侧，粉末搜集单元9设在导轨8的另一端之下。
第一推杆6通过系统软件控制，带动第一支撑板5在成形仓4内上下升降，打印基板固定于第一支撑板5上，并通过螺栓连接，随打印过程逐步下降，初始位置为成形仓4的顶部。
刮刀板7沿导轨8的轨线方向进行往复运动，进行打印原材料粉末的输送，并保证平铺到成形仓4的顶部平面；刮刀板7底部可以安装软性胶条。
集粉器11沿导轨8的轨线方向进行往复运动，与刮刀板7平行，集粉器11扫过的面积包含整个基准面，初始位于粉末收集单元9的右侧，集粉器11通过真空泵控制吸力，优选控制吸收基准面上的粉末深度为1mm厚。
在一个实施例中，打印准备单元包括：储粉仓1、第二支撑板2和第二推杆3；储粉仓1设在成形仓4的另一侧；第二支撑板2和第二推杆3均固定设在储粉仓1内；第二支撑板2固定设在第二推杆3的顶部，且第二支撑板2、第二推杆3在储粉仓1内具有上下移动的行程。
储粉仓1位于打印设备下方，内部填充打印原材料粉末，储粉仓1内安装第二支撑板2和第二推杆3，初始位置在储粉仓1底部，通过系统软件控制第二推杆3带动第二支撑板2进行上下升降，进一步的，可以根据打印零件的大小调节第二支撑板2的高度，控制初始粉末的填装量。
在一个实施例中，还包括：气体循环机10；气体循环机10的底部与基准面平齐，气体循环机10包括：进风机和出风机，进风机和出风机沿刮刀板7的移动方向相对布置在导轨8的两侧，使进风机的进风口和出风机的出风口之间产生循环流动的风场。
气体循环机10可以选择惰性气体循环机，并设置进风机和出风机，气体持续循环流动，从打印开始直到打印全过程结束，打印过程中的粉末在风场作用下飞溅回落在粉末搜集单元9和基准面，通过集粉器11进行回收。
而且，可以通过调节气体循环机的工作频率进行粉末回收量的控制，有效提高工作效率及适应多种打印工况。
本实施例中，激光选区熔化成形装置的工作过程为：将储粉仓中的第二支撑板调到设定位置，之后装填原材料打印粉末，将成形仓中的第一支撑板调至顶部设定位置，关闭设备仓门开始打印。储粉仓中的第二支撑板上升，刮刀板按导轨轨线从左往右开始运动，推动储粉仓中第二支撑板上的粉末进行移动，行至粉末收集单元处返回，完成一个道次铺粉工作，保证成形仓中基板平面铺粉均匀。设备运行开始激光打印成形，惰性气体循环机开启，气体持续循环流动，打印一层结束后，飞溅的氧化粉末在风场作用下回落在成形仓顶部平面及基准面。集粉器按导轨轨线方向从右往左开始运动，行至基准面左侧返回，沿扫过方向回收基准面上的飞溅粉末，在动力机构的作用下回收粉末进入集粉器。进入集粉器的粉末在分级器的作用下进行进一步筛分，不同粒度的粉末分别回收至第一回收仓和第二回收仓，其中第一回收仓中的粉末为氧化及颗粒形貌变化较严重的粉末，不可再次重复使用，第二回收仓中的粉末为较细粉末可以再次重复使用。随着成形仓中每层粉末的不断打印，最终完成整个零件的打印成形。
在一个实施例中，储粉仓1在打印设备的上方或下方。
储粉仓1可以位于打印设备上方或下方，分别以上送粉和下送粉方式为成形仓4供粉进行打印，优选的储粉仓1位于打印设备下方。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种激光选区熔化成形装置，其特征在于，包括：打印准备单元、铺粉打印单元、粉末搜集单元和粉末处理单元；
所述打印准备单元用于为铺粉和打印提供原材料粉末，所述铺粉打印单元用于铺粉，所述粉末搜集单元用于铺粉后粉末的收集，所述粉末处理单元用于飞溅粉末的回收和处理；
所述打印准备单元、所述铺粉打印单元和所述粉末搜集单元的顶部位于同一基准面且依次相邻；
所述粉末处理单元包括：集粉器(11)、第一回收管(12)、分级器(14)、第二回收管(13)、动力结构(15)、第一回收仓(16)和第二回收仓(17)；
所述集粉器(11)与所述分级器(14)通过所述第一回收管(12)相连，所述分级器(14)和所述动力结构(15)通过所述第二回收管(13)相连，所述第一回收仓(16)和所述第二回收仓(17)间隔设在所述第二回收管(13)上；
所述分级器内设有分级轮(04)，以基于粉末颗粒重量将飞溅粉末分层至所述第一回收仓(16)和所述第二回收仓(17)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分级器(14)包括：壳体、电机(03)、分级轮(04)、进粉口(05)、第一出粉口(06)和第二出粉口(07)；
所述分级轮(04)固定设在所述壳体内，且与所述电机(03)轴连接；
所述进粉口(05)、所述第一出粉口(06)和所述第二出粉口(07)均固定设在所述壳体上，所述进粉口(05)与所述集粉器(11)相连，所述第一出粉口(06)连接到所述第一回收仓(16)，所述第二出粉口(07)连接到所述第二回收仓(17)；
所述电机(03)与所述分级轮(04)传动相连，以驱动所述分级轮转动。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分级器(14)还包括：辅助进气口(08)；
所述辅助进气口(08)用于调节所述分级器的管道内气流压力以及清洗所述分级器的内壁。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述铺粉打印单元包括：成形仓(4)、第一支撑板(5)、第一推杆(6)、导轨(8)和刮刀板(7)；
所述第一支撑板(5)和所述第一推杆(6)均固定设在所述成形仓(4)内；所述第一支撑板(5)固定设在所述第一推杆(6)的顶部，且所述第一支撑板(5)、所述第一推杆(6)在所述成形仓(4)内具有上下移动的行程；
所述导轨(8)水平设置，所述刮刀板(7)固定垂直设在所述导轨(8)的一端，并沿基准面往返运动；
所述粉末搜集单元(9)设在所述成形仓(4)的一侧，所述粉末搜集单元(9)设在所述导轨(8)的另一端之下。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述打印准备单元包括：储粉仓(1)、第二支撑板(2)和第二推杆(3)；
所述储粉仓(1)设在所述成形仓(4)的另一侧；所述第二支撑板(2)和所述第二推杆(3)均固定设在所述储粉仓(1)内；所述第二支撑板(2)固定设在所述第二推杆(3)的顶部，且所述第二支撑板(2)、所述第二推杆(3)在所述储粉仓(1)内具有上下移动的行程。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：气体循环机(10)；
所述气体循环机(10)的底部与基准面平齐，所述气体循环机(10)包括：进风机和出风机，所述进风机和所述出风机沿所述刮刀板(7)的移动方向相对布置在所述导轨(8)的两侧，使所述进风机的进风口和所述出风机的出风口之间产生循环流动的风场。
7.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述第一回收管(12)由弹性材料制成。
8.根据权利要求1至6任一项所述的装置，其特征在于，所述动力结构(15)为真空泵。
9.根据权利要求4至6任一项所述的装置，其特征在于，所述刮刀板(7)底部设有软性胶条。
10.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述储粉仓(1)设在打印设备的上方或下方。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122526342.5U CN215998707U (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 一种激光选区熔化成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202122526342.5U CN215998707U (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 一种激光选区熔化成形装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN215998707U true CN215998707U (zh) | 2022-03-11 |
Family
ID=80522710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202122526342.5U Active CN215998707U (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 一种激光选区熔化成形装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN215998707U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113770386A (zh) * | 2021-10-20 | 2021-12-10 | 长沙新材料产业研究院有限公司 | 一种激光选区熔化成形装置 |
-
2021
- 2021-10-20 CN CN202122526342.5U patent/CN215998707U/zh active Active
Cited By (1)
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| CN113770386A (zh) * | 2021-10-20 | 2021-12-10 | 长沙新材料产业研究院有限公司 | 一种激光选区熔化成形装置 |
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