一种用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置及实施方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置及实施方法，本发明专利技术的纤维取向的导向装置包括铺粉滚筒、水平托架、多级梳状纤维导向杆和旋转平台；所述多级梳状纤维导向杆固定在所述水平托架上并与所述铺粉滚筒相邻；所述旋转平台布置在成型缸内。其实施方法是：在铺粉时，通过梳状纤维导向杆和铺粉滚筒的共同作用，有效的引导纤维沿铺粉滚筒移动的方向排布；在烧结一层后，旋转平台带动烧结试样转动某一角度，再次铺粉，然后旋转平台复位并进行下一层烧结，并不断重复上述过程。本发明专利技术结构简单，能有效的控制纤维在试样烧结层中沿不同方向的排布，有效的解决目前纤维复合粉末材料烧结试样各向异性的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于选择性激光烧结领域，具体涉及一种用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置及实施方法。
技术介绍
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，简称SLS）是目前被广泛应用的快速成型技术，其成型工艺原理是：加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在滚筒的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择的烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则得到打印好的零件。该技术有着制造工艺简单，柔性度高，材料选择范围广、利用率高，成本低，成型速度快等特点，受到越来越广泛的重视。目前SLS技术选材较为广泛，包括：尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂、聚碳酸脂、金属和陶瓷粉末等。以应用最广泛的尼龙粉末材料为例，经过激光烧结以后，成型件的强度较低，主要原因是其质地疏松、密度较低。为改善成型件的强度，研究者采用粉末中加入线状纤维等增强体来提高成型件的强度。但现有技术和方法尚不能有效控制纤维材料在粉末中的取向排布。如附图1所示，在滚筒的水平运动作用下，纤维被逐渐的在铺粉层中铺平，且导致大部分的纤维取向沿滚筒水平运动方向排布，而其他方法的纤维取向分布则较少，从而直接导致了烧结后的试样在滚筒水平运动方向的力学性能最好，并远大于其他方向的力学性能，从而限制了纤维增强材料在选择性激光烧结中的进一步应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置及实施方法。本专利技术专利采用的技术方案是：一种用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置，其特征在于，包括铺粉滚筒、水平托架、多级梳状纤维导向杆和旋转平台；所述多级梳状纤维导向杆固定在所述水平托架上并与所述铺粉滚筒相邻；所述旋转平台布置在成型缸内。上述的用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置中，所述多级梳状纤维导向杆分为三级，均包括导向片和连接杆：第一级梳状纤维导向杆中所述导向片之间的间距大约为20倍平均纤维直径并固定在所述连接杆上；第二级梳状纤维导向杆中所述导向片之间的间距大约为10倍平均纤维直径并固定在所述连接杆上；第三级梳状纤维导向杆中所述导向片之间的间距大约为5倍平均纤维直径并固定在所述连接杆上。上述的用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置中，所述水平托架在所述铺粉滚筒的移动作用下沿托架导轨水平运动，水平托架上设置有三个方形孔，用来装配所述多级梳状纤维导向杆，并通过紧定螺钉定位。上述的用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置中，所述旋转平台布置在成型缸内，旋转平台通过电机带动蜗轮蜗杆机构进行转动；其中，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮与所述旋转平台的顶杆通过花键副连接，蜗杆与所述电机主轴连接。一种用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向导向的实施方法，具体步骤如下：（1）在送粉缸中预先铺设纤维复合粉末，将复合粉末顶出，在铺粉时，通过梳状纤维导向杆和铺粉滚筒的共同作用，有效的引导纤维沿铺粉滚筒移动的方向排布；（2）在烧结一层后，电机驱动成型缸正下方的蜗轮蜗杆机构带动旋转平台转动，同时旋转平台带动烧结试样转动某一角度，再次铺粉，然后旋转平台复位，实现将烧结粉末中的纤维成不同方向有序排列，进行下一层烧结；（3）不断重复步骤（2），直至所有层均完成烧结，最终获得烧结试样。附图说明图1为现有技术的纤维取向分布示意图。图2为本专利技术装置的结构示意图。图3为图2中多级梳状纤维导向杆的结构示意图。图4为图2中旋转平台及蜗轮蜗杆机构的结构示意图。具体实施方式参见图2，本专利技术公开的用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置主要由铺粉滚筒4、水平托架3、托架导轨13、多级梳状纤维导向杆（第一级梳状纤维导向杆7、第二级梳状纤维导向杆6、第三级梳状纤维导向杆5）、旋转平台9、蜗轮蜗杆机构10和电机11构成。参见图2、图3和图4，本专利技术的用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向导向的实施方法，具体如下：（1）所述的水平托架3上设置有三个方形孔，用来装配所述多级梳状纤维导向杆，并通过紧定螺钉2定位，水平托架3在所述铺粉滚筒4的移动作用下沿托架导轨13水平运动。送粉缸8上升一定距离，成型缸12下降一定距离，将粉末送出，多级梳状纤维导向杆与铺粉滚筒4沿X轴方向一起运动，多级梳状纤维导向杆将预先铺设在烧结粉末中的纤维取向统一并有序排列后，铺粉滚筒4将粉末压实，然后利用激光装置1发出的激光束14对上述粉末进行第一层烧结；（2）所述蜗轮蜗杆机构10的蜗轮与旋转平台9底部顶杆通过花键副结合，蜗杆与电机11主轴连接，送粉缸8再上升一定距离，成型缸12下降一定距离，旋转平台9在沿Y轴方向运动同时，电机11驱动蜗轮蜗杆机构10运动，将旋转平台9旋转某一角度，再次铺粉之后，电机11反转，将旋转平台9复位，实现将预先铺设在烧结粉末中的纤维成不同方向排列，然后利用激光装置1发出的激光束14对上述粉末进行下一层烧结；（3）不断重复上述步骤（2），直至所有的烧结层均完成烧结，最终获得烧结试样。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置，其特征在于，包括铺粉滚筒、水平托架、多级梳状纤维导向杆和旋转平台；所述多级梳状纤维导向杆固定在所述水平托架上并与所述铺粉滚筒相邻；所述旋转平台布置在成型缸内。

【技术特征摘要】
1.一种用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置，其特征在于，包括铺粉滚筒、水平托架、多级梳状纤维导向杆和旋转平台；所述多级梳状纤维导向杆固定在所述水平托架上并与所述铺粉滚筒相邻；所述旋转平台布置在成型缸内。2.根据权利要求1所述的用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置，其特征在于，所述多级梳状纤维导向杆分为三级，均包括导向片和连接杆：第一级梳状纤维导向杆中所述导向片之间的间距大约为20倍平均纤维直径并固定在所述连接杆上；第二级梳状纤维导向杆中所述导向片之间的间距大约为10倍平均纤维直径并固定在所述连接杆上；第三级梳状纤维导向杆中所述导向片之间的间距大约为5倍平均纤维直径并固定在所述连接杆上。3.根据权利要求1所述的用于纤维复合粉末选择性激光烧结中纤维取向的导向装置，其特征在于，所述水平托架在所述铺粉滚筒的移动作用下沿托架导轨水平运动，水平托架上设置有三个方形...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜胜强，张黎，叶一璇，谭援强，刘思思，胡聪芳，高伟，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43