一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置与方法。包括成型室、供粉装置等；供粉装置为可转动的轮盘式粉料缸，轮盘式粉料缸呈圆筒形结构，其内部通过隔板分为四个等分的粉料缸，这四个粉料缸可用于盛装不同材质的粉末；轮盘式粉料缸的转轴转动时，驱动这四个粉料缸分别交替、并对正成型室的铺粉工位，以使该粉料缸内的粉末由铺粉机构平铺至成型缸上。本装置四个粉料缸可分别盛装不同材质的粉末，灵活性大，结构简单，占用空间小，造价低廉，实现了一个零件多种粉末加工的成型要求，大大提高了成型效率及品质，由于加工过程中，无需打开成型室更换粉末，因此大大提高了零件的异种材料之间良好冶金结合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置与方法
本专利技术涉及激光选区熔化成型金属零件的快速成型领域，尤其涉及一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置与方法。
技术介绍
激光选区熔化(SLM)成形技术是增材制造技术的一种，是快速成型技术的最新发展技术。该技术基于离散材料逐层堆积成型原理，依据三维设计软件设计的数字化零件的三维数据，采用高能激光束对原材料粉末逐点、逐线、逐层熔化直接制造出功能零件。与电子束选区熔化、激光选区烧结等金属增材制造技术相比，激光选区熔化成形技术具有成型精度高、致密度高以及后处理简单的特点，可以直接成型出具有复杂几何空间结构的高精度功能零部件。该技术以结构功能一体化设计、制造周期短、近终形、无模具、无刀具等技术优势成为复杂构件快速制造的先进制造手段，是金属增材制造技术最有发展前景的技术之一。虽然激光选区熔化技术发展迅速，已开始广泛应用于工业、运输、模具、航空航天以及医疗等领域，但是目前激光选区熔化成型设备每次成型时只能选择一种材料，只能够成型出具有单材料性能的零件产品，这无法满足人们对多种材料一体化零件的直接成型要求，严重限制了激光选区熔化技术的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置与方法。能够根据零件的属性要求，在一次成型过程中，同时选择多种不同材质的粉末材料。本专利技术通过下述技术方案实现：一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置，包括成型室16，设置成型室16内的成型缸12、铺粉机构、供粉装置、激光选区熔化装置、控制系统；所述成型缸12和供粉机构沿成型室16的长度方向，排列在成型室16基板平面下方；供粉装置为可转动的轮盘式粉料缸，轮盘式粉料缸呈圆筒形结构，其内部通过隔板8分为四个等分的粉料缸，即：第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9；这四个粉料缸可用于盛装不同材质的粉末；轮盘式粉料缸的转轴6转动时，驱动这四个粉料缸分别交替、并对正成型室16的铺粉工位13，以使该粉料缸内的粉末由铺粉机构平铺至成型缸12上。所述铺粉机构包括铺粉导轨2及安装在其上的铺粉臂3，铺粉臂3由铺粉驱动电机4驱动其在铺粉导轨2上直线往复运动；铺粉刷19安装在铺粉臂3的下侧，铺粉臂3运动的初始位置位于转轴6的左侧、隔板8的上方；铺粉驱动电机4驱动其由初始位置运动至铺粉导轨2的末端，用于在铺粉作业过程中将该粉料缸内的粉末平铺在成型缸12上。所述铺粉导轨2设置在成型室16一侧独立隔仓23内；所述铺粉臂3的长度方向与成型室16的中心点和转轴6轴心连成的直线彼此垂直。所述第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9的截面形状为均等、且对称的扇面结构；扇面的圆弧边的两个端点连成的直线长度大于成型室16的直径。所述铺粉刷19的下端与隔板8的上边缘相接触。所述成型缸12的左侧设有粉末回收缸14，用于在铺粉过程中收集剩余的粉末。所述轮盘式粉料缸的转轴6的转动由轮盘驱动电机22带动；所述轮盘式粉料缸的外周壁面与成型室16基板衔接处设有柔性密封胶圈10；柔性密封胶圈10与成型室16基板衔接处保持50‐100N的预压紧力。所述第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9均设有独立的升降机构。本专利技术轮盘式多材料激光选区熔化成型装置的运行方法，包括如下步骤：步骤一：根据待加工零件15的工艺要求，将不同材质的粉末分别装入相应的四个粉料缸，即：第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9；步骤二：根据零件15的属性要求，控制系统对轮盘驱动电机22发出指令，驱动转轴6转动，带动其中一个装有所需材质粉末的粉料缸转动至铺粉工位13；控制系统控制该粉料缸的升降机构推动粉末上升一个粉层高度，铺粉驱动电机4驱动处于初始位置的铺粉臂3，从铺粉工位13的起始端将该粉料缸内的粉末沿铺粉工位13平铺在成型缸12上；完成一层铺粉作业；激光选区熔化装置的扫描振镜18根据零件15的轮廓信息，通过激光束17扫描熔化粉末，开始激光加工作业；如此循环，根据零件15的属性要求，并由控制系统控制装有所需材质粉末的粉料缸交替、循环转动至铺粉工位13，直至完成零件15各层铺粉、激光加工作业。上述步骤二铺粉作业过程中，多余的粉末被铺粉臂3上的铺粉刷19刮落至粉末回收缸14内。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：本专利技术粉料缸采用了圆筒形轮盘供粉模式，将轮盘均分为四个相同的粉料缸，各粉料缸之间由隔板隔离；在加工过程中，根据零件15的属性要求，控制系统对轮盘驱动电机22发出指令，驱动转轴6转动，带动其中一个装有所需材质粉末的粉料缸转动至铺粉工位13；控制系统控制该粉料缸的升降机构推动粉末上升一个粉层高度，铺粉驱动电机4驱动处于初始位置的铺粉臂3，从铺粉工位13的起始端将该粉料缸内的粉末沿铺粉工位13平铺在成型缸12上；完成一层铺粉作业；激光选区熔化装置的扫描振镜18根据零件15的轮廓信息，通过激光束17扫描熔化粉末，开始激光加工作业；如此循环，根据零件15的属性要求，并由控制系统控制装有所需材质粉末的粉料缸交替、循环转动至铺粉工位13，直至完成零件15各层铺粉、激光加工作业。进而，能够根据零件15的属性要求，在一次成型过程中，同时选择多种不同材质的粉末材料。本专利技术在轮盘式粉料缸的外周壁面与成型室16基板衔接处设有柔性密封胶圈10；柔性密封胶圈10与成型室16基板衔接处保持50‐100N的预压紧力。柔性密封胶圈10既防止两者之间的金属刚性摩擦，又保证成型室16内密封环境以及粉末的无障碍通过。本专利技术巧妙地采用轮盘式粉料缸，可以通过转动，可任意选择装有所需材料的粉料缸，来完整零件不同加工层的材质要求。本专利技术轮盘式粉料缸，分为了四个等分，并且其可顺时针或者逆时针旋转，因此转动角度小，避免了多圈转动出现轮盘驱动电机接线缠绕在转轴上的问题，大大简化了机构的额复杂性，轻松安全实现多材料的激光选区熔化成型。本专利技术四个粉料缸可分别盛装不同材质的粉末，灵活性大，结构简单，占用空间小，造价低廉，实现了一个零件多种粉末加工的成型要求，大大提高了成型效率及品质，由于加工过程中，无需打开成型室更换粉末，因此大大提高了零件的异种材料之间良好冶金结合性能。附图说明图1为本专利技术轮盘式多材料激光选区熔化成型装置结构示意图。图2为图1中A-A剖面结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步具体详细描述。实施例如图1和2所示。本专利技术公开了一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置，包括成型室16，设置成型室16内的成型缸12、铺粉机构、供粉装置、激光选区熔化装置、控制系统；所述成型缸12和供粉机构沿成型室16的长度方向，排列在成型室16基板平面下方；供粉装置为可转动的轮盘式粉料缸，轮盘式粉料缸呈圆筒形结构，其内部通过隔板8分为四个等分的粉料缸，即：第一粉料缸11、第二粉料缸5、第三粉料缸7和第四粉料缸9；这四个粉料缸可用于盛装不同材质的粉末；轮盘式粉料缸的转轴6转动时，驱动这四个粉料缸分别交替、并对正成型室16的铺粉工位13，以使该粉料缸内的粉末由铺粉机构平铺至成型缸12上。所述铺粉机构包括铺粉导轨2及安装在其上的铺粉臂3，铺粉臂3由铺粉驱动电机4驱动其在铺粉导轨2上直线往复运动；铺粉刷1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置，包括成型室(16)，设置成型室(16)内的成型缸(12)、铺粉机构、供粉装置、激光选区熔化装置、控制系统；其特征在于：所述成型缸(12)和供粉机构沿成型室(16)的长度方向，排列在成型室(16)基板平面下方；供粉装置为可转动的轮盘式粉料缸，轮盘式粉料缸呈圆筒形结构，其内部通过隔板(8)分为四个等分的粉料缸，即：第一粉料缸(11)、第二粉料缸(5)、第三粉料缸(7)和第四粉料缸(9)；这四个粉料缸可用于盛装不同材质的粉末；轮盘式粉料缸的转轴(6)转动时，驱动这四个粉料缸分别交替、并对正成型室(16)的铺粉工位(13)，以使该粉料缸内的粉末由铺粉机构平铺至成型缸(12)上。

【技术特征摘要】
1.一种轮盘式多材料激光选区熔化成型装置，包括成型室(16)，设置成型室(16)内的成型缸(12)、铺粉机构、供粉装置、激光选区熔化装置、控制系统；其特征在于：所述成型缸(12)和供粉机构沿成型室(16)的长度方向，排列在成型室(16)基板平面下方；供粉装置为可转动的轮盘式粉料缸，轮盘式粉料缸呈圆筒形结构，其内部通过隔板(8)分为四个等分的粉料缸，即：第一粉料缸(11)、第二粉料缸(5)、第三粉料缸(7)和第四粉料缸(9)；这四个粉料缸可用于盛装不同材质的粉末；轮盘式粉料缸的转轴(6)转动时，驱动这四个粉料缸分别交替、并对正成型室(16)的铺粉工位(13)，以使该粉料缸内的粉末由铺粉机构平铺至成型缸(12)上。2.根据权利要求1所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置，其特征在于：所述铺粉机构包括铺粉导轨(2)及安装在其上的铺粉臂(3)，铺粉臂(3)由铺粉驱动电机(4)驱动其在铺粉导轨(2)上直线往复运动；铺粉刷(19)安装在铺粉臂(3)的下侧，铺粉臂(3)运动的初始位置位于转轴(6)的左侧、隔板(8)的上方；铺粉驱动电机(4)驱动其由初始位置运动至铺粉导轨(2)的末端，用于在铺粉作业过程中将该粉料缸内的粉末平铺在成型缸(12)上。3.根据权利要求1所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置，其特征在于：所述铺粉导轨(2)设置在成型室(16)一侧独立隔仓(23)内；所述铺粉臂(3)的长度方向与成型室(16)的中心点和转轴(6)轴心连成的直线彼此垂直。4.根据权利要求1至3中任一项所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置，其特征在于：所述第一粉料缸(11)、第二粉料缸(5)、第三粉料缸(7)和第四粉料缸(9)的截面形状为均等、且对称的扇面结构；扇面的圆弧边的两个端点连成的直线长度大于成型室(16)的直径。5.根据权利要求2所述轮盘式多材料激光选区熔化成型装置，其特征在于：所述铺粉刷(19)的下端与隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永强，白玉超，王迪，王安民，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44