一种适用于铺粉式增材制造的预热方法以及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种适用于铺粉式增材制造的预热方法及其装置，属于增材制造技术领域，在粉末床正上方安置能覆盖整个粉末床的可移动式平面加热板，平面加热板的安装高度略高于铺粉器，在铺粉过程中对粉末床和零件进行预热，铺粉完成后平面热源关闭并收起，避免加工过程中平面加热板阻挡高能束流。在加热过程中，使用测温传感器对粉末床的温度实时监测，采用控制系统根据温度监测结果对粉末床的预热实施反馈控制。通过全幅面覆盖式的加热，能够实现对粉末床和已成形零件的高温、高效和均匀预热。本发明专利技术还提供了实现如上方法的装置。该方法适用材料广、扩展性强，特别适用于大幅面、多高能束的铺粉式增材制造。

Preheating method and device for powder added wood making

The invention provides a suitable powder type increase preheating method and material manufacturing device, belonging to the technical field of increasing material manufacturing, the movable flat heating plate is arranged above the powder bed can cover the whole powder bed, flat heating plate installation height is slightly higher than the powder spreading device, preheating of the powder bed and the parts in the powder spreading process, powder after the plane heat source is closed and folded, avoid flat heating plate barrier of high energy beam machining process. In the heating process, the temperature sensor is used to monitor the temperature of the powder bed in real time, and the control system is used to control the preheating of the powder bed according to the temperature monitoring results. The high temperature, high efficiency and even preheating of the powder bed and the formed parts can be realized by heating the full width cover. The invention also provides a device for realizing the above method. The method is suitable for large size and high energy beam powder added material manufacturing.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于铺粉式增材制造的预热方法以及装置
本专利技术属于增材制造
，具体为一种全覆盖式加热粉末床及成形件的预热方法以及装置，该方法适用于各类金属、非金属或复合材料，尤其适用于大幅面、多高能束的铺粉式增材制造。
技术介绍
铺粉式增材制造技术是以高能束(激光束、电子束、等离子束等)为热源，逐层熔化或烧结金属、非金属或复合材料粉末直接制造零件的技术。由于粉末粒径通常较小，可实现较小的分层厚度，因此此技术具备直接制造高精度复杂零件的能力，这使其在众多增材制造技术中脱颖而出。铺粉式增材制造技术成形零件时，首先逐层预置铺粉形成粉末层，高能束根据每层的规划路径逐层选区熔化或烧结粉末，最终实现零件的成形。由于在铺粉式增材制造过程中，高能束对每一层粉末进行局部熔化或烧结，粉末床与零件经历反复局部加热—冷却的热循环，导致零件温度场变化既快且复杂，进而导致零件中存在较大的内应力，使成形零件存在较大的变形和开裂风险。随着铺粉式增材制造技术不断朝着大尺寸、大幅面、多高能束方向发展，成形过程中零件的内应力分布将更复杂，这严重威胁着大尺寸零件的成形质量。为了减小铺粉式增材制造成形过程中零件的内应力、提高零本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于铺粉式增材制造的预热方法，其特征在于，在铺粉式增材制造装备粉末床正上方安置能覆盖整个粉末床的可移动式平面加热板，平面加热板的安装高度高于铺粉器，在铺粉过程中对粉末床进行预热，铺粉完成后平面加热板关闭并收起，以避免加工过程中阻挡高能束流，在加热过程中，使用测温传感器对粉末床的温度进行实时监测，采用控制系统根据温度监测结果对粉末床的预热温度实施反馈控制，通过全幅面覆盖式的加热，实现对铺粉式增材制造粉末床和待加工零件已成形部分的高温、高效和均匀预热。

【技术特征摘要】
1.一种适用于铺粉式增材制造的预热方法，其特征在于，在铺粉式增材制造装备粉末床正上方安置能覆盖整个粉末床的可移动式平面加热板，平面加热板的安装高度高于铺粉器，在铺粉过程中对粉末床进行预热，铺粉完成后平面加热板关闭并收起，以避免加工过程中阻挡高能束流，在加热过程中，使用测温传感器对粉末床的温度进行实时监测，采用控制系统根据温度监测结果对粉末床的预热温度实施反馈控制，通过全幅面覆盖式的加热，实现对铺粉式增材制造粉末床和待加工零件已成形部分的高温、高效和均匀预热。2.如权利要求1所述的一种适用于铺粉式增材制造的预热方法，其特征在于，其具体包括如下步骤：S1：根据使用的粉末材料，确定相应的预热温度，接着调节平面加热板的功率，保证平面加热板能在铺粉时间内将粉末床加热到相应的预热温度，S2：成形开始前，首先预铺一层粉末，然后将铺粉装置移出成形幅面，接着将平面加热板移动至成形幅面上方，按照设定的预热温度对成形基板及第一层粉末进行加热，待成形基板及第一层粉末温度稳定至设定的预热温度后，将平面加热板关闭并收起，然后，高能束开始扫描，开始成形零件，S3：完成当前层的高能束扫描后，成形缸下降一个切片层厚度，控制系统控制平面加热板开启并快速移动至成形幅面上方，同时，铺粉装置再次开始铺粉，使用测温传感器对粉末床的温度实时监测，控制系统根据温度监测结果对粉末床的预热温度实施反馈控制，以保证预热温度的稳定性，S4：铺粉即将完成且粉末床温度已稳定至预热温度时，控制系统控制平面加热板关闭并收起，铺粉完成且加热板收起后，高能束流开始进行又一层扫描，S5：重复上述步骤S3至S4，直至完成整个零件的增材制造。3.如权利要求2所述的一种适用于铺粉式增材制造的预热方法，其特征在于，所述平面加热板数量根据成形幅面的需求确定，其数量为一块或多块，在保证不与铺粉装置发生干涉的前提上，加热板的安装高度尽量接近于粉末床，以能减少预热热量耗散。4.如权利要求3所述的一种适用于铺粉式增材制造的预热方法，其特征在于，所述平面加热板选自红外加热板、远红外加热板及平面感应加热板，所述平面加热板的最高预热温度达到1000℃。5.如权利要求4所述的一种适用于铺粉式增材制造的预热方法，其特征在于，步骤S3中，所述预热温度的稳定性是指温度波动不超过±5℃。6.一种实现如权利要求1-5之一所述的方法的装置，其特征在于，其包括高能束发生及控制模块(1)、成形腔体(2)、成形台面(3)、铺粉装置(7)、成形缸(8)、第一、第二送粉装置(9)、(9′)、第一、第二粉末回收装置(10)、(10′)、控制系统(11)，还包括第一、第二平面加热板(4)、(4′)、加热板运动导轨和第一、第二测温传感器(6)、(6′)，其中，高能束发生及控制模块(1)位于成形腔体(2)的顶端，第一、第二送粉装置(9)、(9′)位于成形台面(3)两侧，第一、第二粉末回收装置(10)、(10′)分别位于成形台面(3)两侧底部，用于实现双向送粉和双向粉末回收，第一、第二平面加热板(4)、(4′)置于成形幅面正上方，其高于铺粉装置(7)，成形缸(8)位于成形台面(3)中央下方，工作时，在控制系统(11)的控制下，第一、第二平面加热板(4)、(4′)通过加热板运动导轨实现往复开闭运动，且在铺粉过程中，实现第一、第二平面加热板(4)、(4′)的闭合，在高能束扫描成形过程中实现第一、第二平面加热板(4)、(4′)打开，第一、第二测温传感器(6)、(6′)分别对应安装于第一、第二送粉装置(9)、(9′)的内侧，用于在预热过程中对粉末床表面进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽敏，喻寒琛，杨晶晶，杨慧慧，黄文普，曾晓雁，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42