選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展方法和裝置。多片下端相互齊平的鋪粉齒在鋪粉平面上移動時，金屬粉末被鋪粉齒平整地鋪設(shè)，當(dāng)鋪粉過程遇到硬性凸起時，通過重力及磁力實現(xiàn)鋪粉齒位置自動、合理及平穩(wěn)調(diào)整。實現(xiàn)該方法的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置，包括固定盒以及設(shè)置在固定盒內(nèi)的磁性吸板、鋪粉齒單元和復(fù)位壓塊，磁性吸板固定在固定盒內(nèi)，鋪粉齒單元通過磁力吸附在磁性吸板上，鋪粉齒單元承載復(fù)位壓塊。本發(fā)明方法原理巧妙，方便易實行；所述選區(qū)激光熔化增材制造的金屬粉末柔性鋪展裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、使用周期長、鋪粉少痕、避障精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及增材制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用于金屬零件快速成型的方法多種多樣，其中選區(qū)激光熔化是比較常用的一種快速成型方法。選區(qū)激光熔化的成型過程如下:鋪粉裝置在成型缸上鋪上一層金屬粉末，激光束在計算機(jī)控制下，根據(jù)成型件界面形狀信息，對粉末進(jìn)行選擇性掃描，使掃描區(qū)域內(nèi)的粉末粘結(jié)或熔化，得到成型件的單層形狀；接著成型缸下降一層厚的距離，鋪粉裝置重新鋪粉，繼續(xù)進(jìn)行下一層得成型；如此逐層疊加，最終獲得特定幾何形狀的金屬零件。
[0003]請參閱圖1，其為傳統(tǒng)的鋪粉示意圖。傳統(tǒng)增材制造工藝中，鋪粉裝置為圓棒狀鋪粉輥或剛性鋪粉刮板Q，在新的粉末鋪展過程中，十分容易發(fā)生鋪粉機(jī)構(gòu)與硬性凸起T碰撞的現(xiàn)象，導(dǎo)致成型零件受損，甚至因鋪粉機(jī)構(gòu)被卡住，被迫中斷成型過程。因此，帶有這類鋪粉機(jī)構(gòu)的金屬零件增材制造設(shè)備對成型工藝要求十分苛刻，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行成本高昂。
[0004]為防止這種現(xiàn)象，目前在選區(qū)激光熔化過程中，已有部分設(shè)備廠商采用到了柔性鋪粉技術(shù)，其用于鋪粉的刮板通常是具有彈性的金屬片狀材料，如0.2mm的不銹鋼薄片等，將金屬片狀材料做成梳齒狀，多塊梳齒狀彈性刮片相互交錯疊加，形成柔性鋪粉刮板，在鋪粉過程中，如遇到硬質(zhì)硬性凸起，彈性刮板會發(fā)生變形繞過硬性凸起，繞過硬性凸起后又恢復(fù)原狀，繼續(xù)鋪粉動作。但是這種齒狀柔性鋪粉刮板由于工作過程反復(fù)變形，且在鋪粉過程中受粉床或與所接觸的硬性凸起的熱作用，極易發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致必須隔一段時間就更換一次齒狀柔性鋪粉刮板。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供了一種選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展方法。
[0006]同時，本發(fā)明提供了一種選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展方法，包括如下步驟:將選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置設(shè)置在鋪粉平面上，裝置中的鋪粉齒單元由相互平行排列的鋪粉齒組成，這些鋪粉齒下端相互齊平，且與金屬粉末接觸，選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置在鋪粉平面上移動，金屬粉末被鋪粉齒平整地鋪設(shè)。進(jìn)一步地，當(dāng)所述鋪粉平面有硬性凸起時，所述硬性凸起對應(yīng)位置的鋪粉齒被硬性凸起頂起，經(jīng)過硬性凸起后，被頂起的鋪粉齒在一塊復(fù)位壓塊的重力作用下復(fù)位，并通過磁力被吸附定位；未與硬性凸起相接觸的鋪粉齒受磁力作用，被吸附定位在原處而不受所頂起鋪粉齒運(yùn)動的影響。
[0009]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展方法原理巧妙，方便易實行，其利用復(fù)位壓塊重力及鋪粉齒間的磁力實現(xiàn)鋪粉齒位置自動、合理及平穩(wěn)調(diào)整，達(dá)到了柔性鋪粉的效果，為選區(qū)激光熔化增材制造的金屬粉末柔性鋪展方法提供了新的選擇。
[0010]一種選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置，包括固定盒以及設(shè)置在固定盒內(nèi)的磁性吸板、鋪粉齒單元和復(fù)位壓塊，所述磁性吸板固定在所述固定盒內(nèi)，所述鋪粉齒單元通過磁力吸附在所述磁性吸板上，所述鋪粉齒單元承載所述復(fù)位壓塊。進(jìn)一步地，所述鋪粉齒單元包括鋪粉齒，所述鋪粉齒包括導(dǎo)磁部分，所述鋪粉齒的導(dǎo)磁部分吸附在所述磁性吸板的一側(cè)。
[0011]進(jìn)一步地，所述鋪粉齒還包括非導(dǎo)磁部分，所述非導(dǎo)磁部分固定連接于導(dǎo)磁部分下方。
[0012]進(jìn)一步地，所述鋪粉齒單元的鋪粉齒相互平行排列，相鄰鋪粉齒的導(dǎo)磁部分在磁性吸板的磁化作用下極性相同。
[0013]進(jìn)一步地，所述鋪粉齒單元的各鋪粉齒的上端面與下端面分別齊平。
[0014]進(jìn)一步地，所述固定盒底面開設(shè)一通孔，所述鋪粉齒單元下端從所述通孔伸出。
[0015]進(jìn)一步地，所述固定盒上方開口 ；還包括一防塵蓋，所述防塵蓋置于固定盒上方。
[0016]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置利用復(fù)位壓塊重力及鋪粉齒間的磁力實現(xiàn)鋪粉齒位置自動、合理及平穩(wěn)調(diào)整，達(dá)到了柔性鋪粉的效果，其具有結(jié)構(gòu)簡單、使用周期長、鋪粉少痕、避障精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。
[0017]為了更好地理解和實施，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是傳統(tǒng)的鋪粉示意圖。
[0019]圖2是實施例一的選區(qū)激光熔化增材制造示意圖。
[0020]圖3是選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置的A-A剖視圖。
[0021]圖4是選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置的B-B剖視圖。
[0022]圖5是鋪粉齒被硬性凸起頂起時的局部剖視圖。
[0023]圖6是選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置的滑塊連接座安裝示意圖。
[0024]圖7是實施例二的選區(qū)激光熔化增材制造示意圖。

【具體實施方式】
[0025]實施例一
[0026]請參閱圖2，其為實施例一的選區(qū)激光熔化增材制造示意圖。本實施例的選區(qū)激光熔化增材制造裝置包括并排設(shè)置的成型缸活塞X和料缸活塞Y，以及位于該成型缸活塞X和料缸活塞Y上方的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P。金屬粉末鋪設(shè)于成型缸活塞X和料缸活塞Y的上表面，并通過該選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P鋪平。
[0027]請同時參閱圖3和圖4，圖3是選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置的A-A剖視圖，圖4是選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置的B-B剖視圖。
[0028]本發(fā)明的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P，包括復(fù)位壓塊1、鋪粉齒單元2、磁性吸板3、固定盒4和防塵蓋5，復(fù)位壓塊1、鋪粉齒單元2和磁性吸板3設(shè)置在固定盒4內(nèi)，磁性吸板3固定在固定盒4的內(nèi)底面，鋪粉齒單元2通過磁力被吸附定位在磁性吸板3上，鋪粉齒單元2承載復(fù)位壓塊1，防塵蓋5置于固定盒4上方。
[0029]具體地，鋪粉齒單元2由50片以上的鋪粉齒21平行疊加而成，鋪粉齒21相互平行排列，每片鋪粉齒21的厚度為0.5mm?1mm。各鋪粉齒21的上端面與下端面分別齊平。鋪粉齒21包括導(dǎo)磁部分211和非導(dǎo)磁部分212，本實施例優(yōu)選地將導(dǎo)磁部分211設(shè)置成一“U”形，復(fù)位壓塊I嵌套在該“U”形結(jié)構(gòu)中，這樣，鋪粉齒單元2更穩(wěn)定地承載復(fù)位壓塊I ;導(dǎo)磁部分211吸附在磁性吸板3的一側(cè)，鋪粉齒21的非導(dǎo)磁部分212固定連接于導(dǎo)磁部分211下方，本實施例優(yōu)選地用焊接將導(dǎo)磁部分211和非導(dǎo)磁部分212連接。導(dǎo)磁部分211為不銹鋼導(dǎo)磁材料，非導(dǎo)磁部分212為非導(dǎo)磁金屬材料,如銅合金、鈦合金、招合金等,本實施例優(yōu)選地采用銅合金制作非導(dǎo)磁部分212。固定盒4底面開設(shè)一通孔，鋪粉齒單元2下端從通孔伸出。
[0030]進(jìn)一步地，磁性吸板3采用帶剩磁的材料制成，如稀土釹鐵硼永磁材料、被磁化的鐵塊等，本實施例優(yōu)選地采用稀土釹鐵硼永磁材料制作磁性吸板3。磁性吸板3所帶的磁性可以將鋪粉齒21的導(dǎo)磁部分211磁化，使得磁性吸板3可以牢固地吸住各鋪粉齒21 ;同時，由于相鄰鋪粉齒21的導(dǎo)磁部分211的極性相同而存在相斥力，這樣相鄰的鋪粉齒21間的摩擦力可以忽略不計。磁性吸板3放置在固定盒4中的位置應(yīng)使其充磁面沿上下方向布置，其尺寸需經(jīng)計算獲得，其計算原則是保證磁性吸板3表面磁感應(yīng)強(qiáng)度能較為牢固地吸附鋪粉齒21，且使磁性吸板3對距離其3mm之外的周邊物體影響盡可能小。
[0031]進(jìn)一步地，固定盒4采用非導(dǎo)磁金屬材料制成，如鋁合金、銅合金等，本實施例優(yōu)選地采用鋁合金。固定盒4的壁厚應(yīng)保證固定盒4外壁不會因磁性吸板3作用吸附到導(dǎo)磁性金屬粉末。
[0032]進(jìn)一步地，復(fù)位壓塊I的重力作用可以使在鋪粉過程中被頂起的齒片在繞過硬性凸起后復(fù)位；防塵蓋5用于防止粉塵進(jìn)入固定盒4內(nèi)。為防止磁性吸板3對復(fù)位壓塊I和防塵蓋5產(chǎn)生磁力作用，復(fù)位壓塊I及防塵蓋5也采用非導(dǎo)磁金屬材料，如銅合金、鋁合金等，本實施例復(fù)位壓塊I優(yōu)選地采用了銅合金制造而成，防塵蓋5優(yōu)選地采用了鋁合金制造--? 。
[0033]請參閱圖5，其為鋪粉齒被硬性凸起頂起時的局部剖視圖。在鋪粉過程中，如果沒有遇到超過鋪粉平面的硬性凸起Τ，鋪粉齒單元2的各鋪粉齒21整齊排列，下部是一個平整平面，使粉末被平整地被鋪設(shè)。如有超過鋪粉平面的硬性凸起Τ，硬性凸起T對應(yīng)位置的鋪粉齒21將在硬性凸起T作用力下被頂起，同時復(fù)位壓塊I也被頂起。當(dāng)鋪粉裝置繼續(xù)前移，離開硬性凸起T后，硬性凸起T對鋪粉齒21的作用力消失，復(fù)位壓塊I在重力作用下復(fù)位，鋪粉齒21也在復(fù)位壓塊I重力作用下回到原始位置。沒接觸到硬性凸起T的相鄰鋪粉齒21，一方面受磁性吸板3的吸力作用，使其不能產(chǎn)生豎直方向的位移，另一方面由于相鄰鋪粉齒21的磁力極性相同而存在相互斥力，各鋪粉齒21間摩擦力很小，因此即使接觸到硬性凸起T的鋪粉齒21被頂起，其相鄰的鋪粉齒21仍會被吸附在磁性吸板3上，保證了相鄰的鋪粉齒21在沒遇到硬性凸起T時的鋪粉平整性。
[0034]圖6為選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置的滑塊連接座安裝示意圖。將選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P兩邊安裝上滑塊連接座6，并將滑塊連接座6固定到導(dǎo)軌滑塊上。選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P通過滑塊在導(dǎo)軌上滑動進(jìn)行鋪粉。
[0035]以下具體說明此選區(qū)激光熔化增材制造裝置的工作過程:
[0036]初始時，選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P位于料缸活塞Y的一側(cè)，在選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P運(yùn)動前，料缸活塞Y先上升I個粉層的距離，成型缸活塞X相應(yīng)下降I個粉層的距離；隨后選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P進(jìn)行粉末鋪設(shè)。在鋪粉過程中，如果沒有遇到超過鋪粉平面的硬性凸起T，鋪粉齒單元2的各鋪粉齒21整齊排列，下部是一個平整平面，使粉末被平整地被鋪設(shè)。當(dāng)遇到超過鋪粉平面的硬性凸起T，硬性凸起T對應(yīng)位置的鋪粉齒21將在硬性凸起T作用力下被頂起，同時復(fù)位壓塊I也被頂起。當(dāng)鋪粉裝置繼續(xù)前移，離開硬性凸起T后，硬性凸起T對鋪粉齒21的作用力消失，復(fù)位壓塊I在重力作用下復(fù)位，鋪粉齒21也在復(fù)位壓塊I重力作用下回到原始位置并被磁性吸板3吸附定位住。沒接觸到硬性凸起T的相鄰鋪粉齒21，一方面受磁性吸板3的吸力作用，使其不能產(chǎn)生豎直方向的位移，另一方面由于相鄰鋪粉齒21的磁力極性相同而存在相互斥力，各鋪粉齒21間摩擦力很小，因此即使接觸到硬性凸起T的鋪粉齒21被頂起，其相鄰的鋪粉齒21仍會被吸附在磁性吸板3上，保證了相鄰的鋪粉齒21在沒遇到硬性凸起T時的鋪粉平整性。隨著選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P移動至成型缸活塞X的一側(cè)，鋪粉過程結(jié)束。
[0037]實施例二
[0038]請參閱圖7，其為實施例二的選區(qū)激光熔化增材制造示意圖。在盛粉斗D兩邊各安裝一個選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P，組成粉斗式柔性鋪粉裝置E。本實施例的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置P結(jié)構(gòu)與實施例一相同。
[0039]本實施例的選區(qū)激光熔化增材制造裝置鋪粉過程如下:
[0040]初始時，粉斗式柔性鋪粉裝置E位于成型缸活塞X的一側(cè)，在粉斗式柔性鋪粉裝置E運(yùn)動前，成型缸活塞X下降I個粉層的距離，隨后粉斗式柔性鋪粉裝置E進(jìn)行粉末鋪設(shè)。在鋪粉過程中，如果沒有遇到超過鋪粉平面的硬性凸起T，鋪粉齒單元2的各鋪粉齒21整齊排列，下部是一個平整平面，使粉末被平整地被鋪設(shè)。當(dāng)遇到超過鋪粉平面的硬性凸起T，硬性凸起T對應(yīng)位置的鋪粉齒21將在硬性凸起T作用力下被頂起，同時復(fù)位壓塊I也被頂起。當(dāng)鋪粉裝置繼續(xù)前移，離開硬性凸起T后，硬性凸起T對鋪粉齒21的作用力消失，復(fù)位壓塊I在重力作用下復(fù)位，鋪粉齒21也在復(fù)位壓塊I重力作用下回到原始位置并被磁性吸板3吸附定位住。沒接觸到硬性凸起T的相鄰鋪粉齒21，一方面受磁性吸板3的吸力作用，使其不能產(chǎn)生豎直方向的位移，另一方面由于相鄰鋪粉齒21的磁力極性相同而存在相互斥力，各鋪粉齒21間摩擦力很小，因此即使接觸到硬性凸起T的鋪粉齒21被頂起，其相鄰的鋪粉齒21仍會被吸附在磁性吸板3上，保證了相鄰的鋪粉齒21在沒遇到硬性凸起T時的鋪粉平整性。隨著粉斗式柔性鋪粉裝置E移動至成型缸活塞X的另一側(cè)，鋪粉過程結(jié)束。
[0041]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展方法原理巧妙，方便易實行，為選區(qū)激光熔化增材制造技術(shù)的金屬粉末柔性鋪展提供了新的選擇。本發(fā)明的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置通過設(shè)置復(fù)位壓塊以及帶有導(dǎo)磁部分的鋪粉齒，利用復(fù)位壓塊重力及鋪粉齒間的磁力實現(xiàn)鋪粉齒位置自動、合理及平穩(wěn)調(diào)整，達(dá)到了柔性鋪粉的效果，其具有結(jié)構(gòu)簡單、使用周期長、鋪粉少痕、避障精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。
[0042]本發(fā)明并不局限于上述實施方式，如果對本發(fā)明的各種改動或變形不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動和變形屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變形。
【權(quán)利要求】
1.一種選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展方法，包括如下步驟:將選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置設(shè)置在鋪粉平面上，裝置中的鋪粉齒單元由多片平行排列的鋪粉齒組成，各鋪粉齒的下端相互齊平，且與金屬粉末接觸，選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置在鋪粉平面上移動，金屬粉末被鋪粉齒平整地鋪設(shè)；如果鋪粉過程遇到硬性凸起，通過利用重力及磁力，各鋪粉齒能自動、合理及平穩(wěn)地調(diào)整相應(yīng)位置，保證了鋪粉過程的穩(wěn)定及粉末的平整鋪展。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展方法，其特征在于:當(dāng)所述鋪粉平面有硬性凸起時，所述硬性凸起對應(yīng)位置的鋪粉齒被硬性凸起頂起，經(jīng)過硬性凸起后，被頂起的鋪粉齒在一塊復(fù)位壓塊的重力作用下復(fù)位，并通過磁力被吸附定位；未與硬性凸起相接觸的鋪粉齒受磁力作用，被吸附定位在原處而不受所頂起鋪粉齒運(yùn)動的影響。
3.一種激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置，其特征在于:包括固定盒以及設(shè)置在固定盒內(nèi)的磁性吸板、鋪粉齒單元和復(fù)位壓塊，所述磁性吸板固定在所述固定盒內(nèi)，所述鋪粉齒單元通過磁力吸附在所述磁性吸板上，所述鋪粉齒單元承載所述復(fù)位壓塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置，其特征在于:所述鋪粉齒單元包括鋪粉齒，所述鋪粉齒包括導(dǎo)磁部分，所述鋪粉齒的導(dǎo)磁部分吸附在所述磁性吸板的一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置，其特征在于:所述鋪粉齒還包括非導(dǎo)磁部分，所述非導(dǎo)磁部分固定連接于導(dǎo)磁部分下方。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5任一項所述的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置，其特征在于:所述鋪粉齒單元的鋪粉齒相互平行排列，相鄰鋪粉齒的導(dǎo)磁部分在磁性吸板的磁化作用下極性相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置，其特征在于:所述鋪粉齒單元的各鋪粉齒的上端面與下端面分別齊平。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置，其特征在于:所述固定盒底面開設(shè)一通孔，所述鋪粉齒單元下端從所述通孔伸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的選區(qū)激光熔化增材制造用金屬粉末柔性鋪展裝置，其特征在于:所述固定盒上方開口 ；還包括一防塵蓋，所述防塵蓋置于固定盒上方。
【文檔編號】B22F3/105GK104325140SQ201410660002
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】吳偉輝, 楊永強(qiáng) 申請人:韶關(guān)學(xué)院