增等材复合成形设备及其成形方法技术

技术编号:19697377 阅读:29 留言:0更新日期:2018-12-08 12:37
本发明专利技术涉及一种增等材复合成形设备,包括工作台、连接工作台的固定机构、连接固定机构的打印机构、塑性成形机构、激光机构、送粉机构、及输气机构;打印机构包括打印头、连接打印头的安装座、连接安装座的激光管、连接打印头的送粉管、及连接打印头的输气管;安装座设置于固定机构;激光管的一端连接激光机构,送粉管的一端连接送粉机构,输气管的一端连接输气机构;塑性成形机构包括压块、及连接压块的控制件。本增等材复合成形设备通过将激光管连接安装座,将送粉管及输气管内置打印头,实现光内同轴光粉耦合,提高材料利用率;通过塑性成形机构对每一成形层进行塑性加工,提高零件致密度;本设备显著提高工作效率、改善产品质量。

【技术实现步骤摘要】
增等材复合成形设备及其成形方法
本专利技术涉及3D打印
,特别是涉及一种结构简单的增等材复合成形设备及其成形方法。
技术介绍
3D打印技术是“增材制造”的主要实现形式,不需要原胚和模具,直接根据计算机图形数据,通过增加材料的方法生产任何形状的物体。金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术,是先进制造技术的重要发展方向。目前,金属3D激光加工技术是当今迅速发展的新兴科学技术。该技术融合了选择性激光烧结技术和激光熔覆技术,以“离散+堆积”的成形思想为基础,按照零件分层截面轮廓轨迹逐层扫描堆积材料,最终形成三维实体零件或仅需进行少量加工的近形件。具有柔性好(不需要专用工具、模具和夹具)、加工速度快、材料利用率高、对零件的复杂程度基本没有限制、可实现高熔点难加工材料的成形等显著优点,现已广泛应用于机械、电子、汽车工业、轻化工及仪器仪表、航空航天、兵器工业等诸多领域,应用前景广阔。传统的3D激光加工技术一般采用光外同步送粉激光成形,但材料利用率低,工作效率不高。而且,由于气孔、未熔合等内部缺陷而造成机械性能不足,使承力结构件致命的疲劳萌生源,导致金属3D打印零件致密度不高、表面精度不理想,可靠性存在隐患。
技术实现思路
基于此,有必要针对上述问题,提供一种结构简单、操作便捷的增等材复合成形设备,其成形方法简单易控。一种增等材复合成形设备,包括工作台、连接工作台的固定机构、连接固定机构的打印机构、塑性成形机构、激光机构、送粉机构、及输气机构;所述打印机构包括打印头、连接打印头的安装座、连接安装座的激光管、连接打印头的送粉管、及连接打印头的输气管;所述安装座设置于固定机构;所述激光管的一端连接激光机构,所述送粉管的一端连接送粉机构,所述输气管的一端连接输气机构;所述塑性成形机构包括压块、及连接压块的控制件。本专利技术的增等材复合成形设备通过将激光管连接安装座,将送粉管及输气管内置打印头,实现光内同轴光粉耦合,提高材料利用率;通过塑性成形机构对每一成形层进行塑性加工,提高零件致密度;本增等材复合成形设备显著提高工作效率、改善产品质量。在其中一个实施例中,所述安装座的一端内置倾斜反射镜;所述打印头包括连接安装座的支撑件、及连接支撑件的喷头;所述支撑件内侧设置环形反射镜,该支撑件的中部设置一凸镜。在其中一个实施例中,所述打印机构包括集中管,所述集中管从凸镜的下方延伸至喷头;所述送粉管的一端连接集中管,所述输气管的一端连接集中管。在其中一个实施例中,所述打印机构还包括连接安装座的移动件、及用于驱动移动件升降的驱动件;所述移动件滑设于固定机构。在其中一个实施例中,包括光学传感器;所述光学传感器连接移动件。在其中一个实施例中,包括X轴调整机构、Y轴调整机构、及Z轴调整机构;所述X轴调整机构包括连接所述工作台的滑块、及用于驱动工作台移动的X轴动力件;所述Y轴调整机构包括连接所述滑块的导轨、及用于驱动滑块移动的Y轴动力件;所述Z轴调整机构包括升降块、及用于驱动升降块移动的Z轴动力件。在其中一个实施例中,所述固定机构包括底座、连接底座的支撑架、及围设底座的护板;所述导轨设置于底座,所述升降块滑设于支撑架。在其中一个实施例中,包括冷却机构;所述冷却机构经激光机构连接打印头。一种增等材复合成形设备的成形方法,基于上述增等材复合成形设备,包括如下步骤:S1,调整位置:将所述打印头移动到工作台的正上方,再将所述压块调整为与打印头保持在同一高度,确保二者无干涉;S2,激光加工:启动所述激光机构、送粉机构、及输气机构,所述打印头在工作台上扫描加工,得到成形层后,所述打印头暂停扫描并复位,再关闭所述激光机构、送粉机构、及输气机构;S3,塑性加工:启动所述塑性成形机构,所述压块将经步骤S2得到的成形层进行塑性加工,加工完成后的压块回复至原位;S4,调整高度;所述打印头上移一个成形层的高度,及所述压块上移一个成形层的高度;S5,重复操作:对经步骤S3塑性加工后的成形层上继续逐层反复重复步骤S2、步骤S3及步骤S4,直至加工完成。一种增等材复合成形设备的成形方法,基于上述增等材复合成形设备,包括如下步骤:S1,调整位置:将所述打印头移动到工作台的正上方,再调整所述光学传感器的角度,使所述光学传感器对准打印头下方的熔池区域;再将所述压块调整为与打印头保持在同一高度,确保二者无干涉;S2,激光加工:启动所述激光机构、送粉机构、及输气机构,所述打印头在工作台上扫描加工,得到成形层;同时,启动所述光学传感器对熔池进行扫描,以作出下一层扫描参数的调整;扫描完成该层后,所述打印头暂停扫描并复位,再关闭所述激光机构、送粉机构、及输气机构;S3,塑性加工:启动所述塑性成形机构,所述控制件控制压块将经步骤S2得到的成形层表面进行塑性加工,加工完成后的压块回复至原位;S4,调整高度;所述打印头上移一个成形层的高度,及所述压块上移一个成形层的高度;S5,重复操作:对经步骤S3塑性加工后的成形层上继续逐层反复重复步骤S2、步骤S3及步骤S4,直至加工完成。附图说明图1为本专利技术的一较佳实施例的增等材复合成形设备的立体结构示意图;图2为图1增等材复合成形设备中工作台、固定机构、打印机构、X轴调整机构、Y轴调整机构、及Z轴调整机构的示意图;图3为图1增等材复合成形设备中除激光机构、送粉机构、输气机构、及冷却机构外的示意图;图4为图3的另一角度示意图;图5为图1中打印机构的剖面图;图6为图1中打印机构的工作原理图。附图标注说明:增等材复合成形设备100;工作台10、固定机构20、底座21、支撑架22、护板23、收集件24;打印机构30、打印头31、支撑件311、喷头312、安装座32、激光管33、送粉管34、输气管35、环形反射镜36、凸镜37、倾斜反射镜38、集中管39;激光机构40、送粉机构50、输气机构60、塑性成形机构70、压块71、控制件72、冷却机构80;X轴调整机构91、滑块911、X轴动力件912、Y轴调整机构92、导轨921、Y轴动力件922、Z轴调整机构93、升降块931。具体实施方式为了便于理解本专利技术,下面将对本专利技术进行更全面的描述。但是,本专利技术可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本专利技术。请参阅图1至图6,为本专利技术一较佳实施方式的一种增等材复合成形设备100,包括工作台10、连接工作台10的固定机构20、连接固定机构20的打印机构30、激光机构40、送粉机构50、输气机构60、及塑性成形机构70;打印机构30包括打印头31、连接打印头31的安装座32、连接安装座32的激光管33、连接打印头31的送粉管34、及连接打印头31的输气管35;安装座32设置于固定机构20;激光管33的一端连接激光机构40,送粉管34的一端连接送粉机构50,输气管35的一端连接输气机构60;塑性成形机构70包括压块71、及连接压块71的控制件72。本增等材复合成形设备100通过将激光管33本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种增等材复合成形设备,其特征在于,包括工作台、连接工作台的固定机构、连接固定机构的打印机构、塑性成形机构、激光机构、送粉机构、及输气机构;所述打印机构包括打印头、连接打印头的安装座、连接安装座的激光管、连接打印头的送粉管、及连接打印头的输气管;所述安装座设置于固定机构;所述激光管的一端连接激光机构,所述送粉管的一端连接送粉机构,所述输气管的一端连接输气机构;所述塑性成形机构包括压块、及连接压块的控制件。

【技术特征摘要】
1.一种增等材复合成形设备,其特征在于,包括工作台、连接工作台的固定机构、连接固定机构的打印机构、塑性成形机构、激光机构、送粉机构、及输气机构;所述打印机构包括打印头、连接打印头的安装座、连接安装座的激光管、连接打印头的送粉管、及连接打印头的输气管;所述安装座设置于固定机构;所述激光管的一端连接激光机构,所述送粉管的一端连接送粉机构,所述输气管的一端连接输气机构;所述塑性成形机构包括压块、及连接压块的控制件。2.根据权利要求1所述的增等材复合成形设备,其特征在于,所述安装座的一端内置倾斜反射镜;所述打印头包括连接安装座的支撑件、及连接支撑件的喷头;所述支撑件内侧设置环形反射镜,该支撑件的中部设置一凸镜。3.根据权利要求2所述的增等材复合成形设备,其特征在于,所述打印机构包括集中管,所述集中管从凸镜的下方延伸至喷头;所述送粉管的一端连接集中管,所述输气管的一端连接集中管。4.根据权利要求1所述的增等材复合成形设备,其特征在于,所述打印机构还包括连接安装座的移动件、及用于驱动移动件升降的驱动件;所述移动件滑设于固定机构。5.根据权利要求4所述的增等材复合成形设备,其特征在于,包括光学传感器;所述光学传感器连接移动件。6.根据权利要求1所述的增等材复合成形设备,其特征在于,包括X轴调整机构、Y轴调整机构、及Z轴调整机构;所述X轴调整机构包括连接所述工作台的滑块、及用于驱动工作台移动的X轴动力件;所述Y轴调整机构包括连接所述滑块的导轨、及用于驱动滑块移动的Y轴动力件;所述Z轴调整机构包括升降块、及用于驱动升降块移动的Z轴动力件。7.根据权利要求6所述的增等材复合成形设备,其特征在于,所述固定机构包括底座、连接底座的支撑架、及围设底座的护板;所述导轨设置于底座,所述升降块滑设于支撑架。8.根据权利要求1所述的增等材复合成形设备,其特征在于,包括冷却机...

【专利技术属性】
技术研发人员:王军李游卿颖莉何鹏胡小虎卢嘉欣卓劲松
申请(专利权)人:广东大族粤铭激光集团股份有限公司东莞华科京隆成形装备科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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