测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装及方法技术

本发明专利技术公开了一种测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装及方法，该工装包括：铺粉基台、透光材质的铺粉试件、刮粉装置、设置在所述铺粉基台上方的光学数据采集设备、以及设置在所述铺粉基台下方的平面光源；所述铺粉试件具有敞口空腔；所述铺粉基台具有带台阶的空洞，所述空洞用于放置所述铺粉试件，所述空洞与所述铺粉试件相适配，并且在所述铺粉试件置于所述空洞内时，所述铺粉试件上表面与所述铺粉基台上表面相平齐；所述刮粉装置贴合在所述铺粉基台表面；所述平面光源用于对铺粉基台的工作区域进行照射；所述光学数据采集设备用于对透过所述工作区域的光线进行采集。利用本发明专利技术，可以提高粉末铺展性测量的准确性，为用于增材制造的粉末选择提供可靠依据。

【技术实现步骤摘要】
测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装及方法
本专利技术涉及粉末测量领域，具体涉及一种测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装及方法。
技术介绍
粉末床工艺的增材制造技术采用金属或非金属粉末为原材料，采用逐层铺叠并利用能量源(比如激光、等离子、电子束等)对粉末进行逐层烧结或熔覆，最终堆叠成具有三维特征的复杂零部件。原料粉末在刮粉装置铺叠的过程中，需要保障粉末铺层的均匀性，以保障在后续的烧结或熔覆过程中逐层的均匀性。如粉末铺层不均匀，将导致后续部件形成过程中存在内部性能缺陷(比如空洞、孔隙等)，或者导致部件的变形或失败，其力学性能及结构准确性将受到极大影响，且难于通过后续处理过程消除。在现有技术中，通常采用的粉末性能测试方法主要是测量粉末自由状态下的粉末性能，如松装密度、流动性等，不能直接表征粉末在增材制造过程中的粉末实际的铺展性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装及方法，以提高粉末铺展性测量的准确性，为用于增材制造的粉末选择提供可靠依据。为此，本专利技术提供如下技术方案：一种测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装，所述工装包括：铺粉基台、透光材质的铺粉试件、刮粉装置、设置在所述铺粉基台上方的光学数据采集设备、以及设置在所述铺粉基台下方的平面光源；所述铺粉试件具有敞口空腔；所述铺粉基台具有带台阶的空洞，所述空洞用于放置所述铺粉试件，所述空洞与所述铺粉试件相适配，并且在所述铺粉试件置于所述空洞内时，所述铺粉试件上表面与所述铺粉基台上表面相平齐；所述刮粉装置贴合在所述铺粉基台表面；所述平面光源用于对铺粉基台的工作区域进行照射；所述光学数据采集设备用于对透过所述工作区域的光线进行采集。可选地，所述装置还包括：定位装置和拉力调节器；所述定位装置设置在所述铺粉基台上；所述拉力调节器用于连接所述刮粉装置及所述定位装置。可选地，所述定位装置为导轨或对置滚轮。可选地，所述刮粉装置为以下任意一种：长条形的平直金属或非金属部件、端部平齐的毛刷、滚轮形式的平直金属非金属部件。可选地，所述平面光源为0-4000流明的可见光或可测量的不可见光。可选地，所述装置还包括：驱动装置，用于驱动所述刮粉装置在所述铺粉基台表面行走，将被测粉末铺展于所述铺粉试件对应的铺粉区域内。一种测量用于增材制造的粉末的铺展性的方法，所述方法包括：将预制的透光材质的铺粉试件置于测量用铺粉基台上与所述铺粉试件相适配的带台阶的空洞中，将刮粉装置贴合在所述铺粉基台表面；将定量的粉末均匀置于所述刮粉装置与所述铺粉试件对应的铺粉区域之间；驱动所述刮粉装置在所述铺粉基台表面行走，将所述粉末铺展于所述铺粉区域内；铺粉完成后利用设置在所述铺粉基台下方的平面光源照射所述铺粉基台的工作区域并采集透过所述工作区域的光线，得到可透过光线的粉末层面积或者工作区域的粉末遮挡面积；根据工作区域底面面积、以及所述可透过光线的粉末层面积或者工作区域的粉末遮挡面积，确定所述粉末的铺展性能。可选地，所述铺粉基台上设置有定位装置；所述将刮粉装置贴合在所述铺粉基台表面包括：采用拉力调节器连接所述刮粉装置与所述定位装置，以使所述刮粉装置贴合在所述铺粉基台表面。可选地，所述定位装置为导轨或对置滚轮。可选地，所述根据工作区域底面面积、以及所述可透过光线的粉末层面积或者工作区域的粉末遮挡面积，确定所述粉末的铺展性能包括：根据工作区域底面面积、以及所述可透过光线的粉末层面积或者工作区域的粉末遮挡面积，计算粉末铺展性能系数；根据所述粉末铺展性能系数确定所述粉末的铺展性能。本专利技术实施例提供的测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装及方法，利用铺粉基台及预制的透光材质的铺粉试件，离线模拟增材制造(粉末床工艺)的实际铺粉过程，通过设置在所述铺粉基台下方的平面光源照射所述铺粉基台的工作区域并采集透过所述工作区域的光线，得到可透过光线的粉末层面积或者工作区域的粉末遮挡面积，进而计算粉末铺展性能系数，根据该系数对粉末的铺展性能作出评价，从而为用户选择适用于增材制造的原料粉末提供有效的依据。附图说明图1是本专利技术实施例测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装的俯视图；图2是本专利技术实施例测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装的主视图；图3是本专利技术实施例测量用于增材制造的粉末的铺展性的方法的流程图。具体实施方式考虑到粉末在增材制造过程中的粉末实际铺展性由于其设备的操作空间及运行特点，本专利技术实施例提供一种测量用于增材制造的粉末的铺展性的装置及方法，采用离线模拟增材制造工艺的粉末铺展工况，并对烧结或熔覆前的已铺展的粉末进行测量，以评价粉末的铺展性。具体地，利用铺粉基台及预制的透光材质的铺粉试件，离线模拟增材制造(粉末床工艺)的实际铺粉过程，通过设置在所述铺粉基台下方的平面光源照射所述铺粉基台的工作区域并采集透过所述工作区域的光线，得到可透过光线的粉末层面积或者工作区域的粉末遮挡面积，进而计算粉末铺展性能系数，根据该系数对粉末的铺展性能作出评价。参照图1和图2，其中，图1是本专利技术实施例测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装的俯视图，图2是该工装的主视图。该测量装置包括：透光材质的铺粉试件、铺粉基台5、刮粉装置2、设置在所述铺粉基台5上方的光学数据采集设备1、以及设置在所述铺粉基台5下方的平面光源7。其中，所述铺粉试件具有敞口空腔；所述铺粉基台5具有带台阶的空洞6，所述空洞6用于放置所述铺粉试件，所述空洞与所述铺粉试件相适配。所述刮粉装置贴合在所述铺粉基台表面。设置所述台阶的目的是用于固定铺粉试件，保证铺粉试件上表面与铺粉基台上表面相平齐且在铺粉过程中不会移动或转动。所述平面光源7用于对铺粉基台的工作区域进行照射，比如可以选择范围为0-4000流明的可见光或可测量的不可见光。所述光学数据采集设备1用于对透过所述工作区域的光线进行采集，比如可以选择不低于1x108像素/平方厘米的分辨率的采集设备。在实际应用中，所述铺粉试件的形状及大小可以根据应用需要来设计，比如，可以是圆形、方形等，或者依据实际工况选择与实际工件相同的形状及尺寸，对此本专利技术不做限定。所述铺粉试件的材质为为可透过可见光或不可见光(比如红外线、紫外线、X射线等)的材质。所述铺粉试件的铺粉区域深度H粉即所述空腔的深度可根据实际工况下设置的铺层厚度来确定，比如可选范围为0-60微米。铺粉区域内底可选择圆形或方形等，或者根据实际铺粉工件的形状及大小来确定。所述铺粉试件内底表面的粗糙度同样可根据实际工况下的增材制造设备的基板粗糙度来确定，比如可选范围为Ra0.4-Ra3.2。相应地，所述空洞6需要与所述铺粉试件相适配，所述空洞6应足以将所述铺粉试件置于铺粉基台1内，且保证所述铺粉试件上表面与所述铺粉基台1上表面相平齐。所述刮粉装置2可为长条形的平直金属或非金属部件、或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装，其特征在于，所述工装包括：铺粉基台、透光材质的铺粉试件、刮粉装置、设置在所述铺粉基台上方的光学数据采集设备、以及设置在所述铺粉基台下方的平面光源；/n所述铺粉试件具有敞口空腔；所述铺粉基台具有带台阶的空洞，所述空洞用于放置所述铺粉试件，所述空洞与所述铺粉试件相适配，并且在所述铺粉试件置于所述空洞内时，所述铺粉试件上表面与所述铺粉基台上表面相平齐；所述刮粉装置贴合在所述铺粉基台表面；/n所述平面光源用于对铺粉基台的工作区域进行照射；所述光学数据采集设备用于对透过所述工作区域的光线进行采集。/n

【技术特征摘要】
1.一种测量用于增材制造的粉末的铺展性的工装，其特征在于，所述工装包括：铺粉基台、透光材质的铺粉试件、刮粉装置、设置在所述铺粉基台上方的光学数据采集设备、以及设置在所述铺粉基台下方的平面光源；
所述铺粉试件具有敞口空腔；所述铺粉基台具有带台阶的空洞，所述空洞用于放置所述铺粉试件，所述空洞与所述铺粉试件相适配，并且在所述铺粉试件置于所述空洞内时，所述铺粉试件上表面与所述铺粉基台上表面相平齐；所述刮粉装置贴合在所述铺粉基台表面；
所述平面光源用于对铺粉基台的工作区域进行照射；所述光学数据采集设备用于对透过所述工作区域的光线进行采集。


2.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，所述装置还包括：定位装置和拉力调节器；所述定位装置设置在所述铺粉基台上；所述拉力调节器用于连接所述刮粉装置及所述定位装置。


3.根据权利要求2所述的工装，其特征在于，所述定位装置为导轨或对置滚轮。


4.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，所述刮粉装置为以下任意一种：长条形的平直金属或非金属部件、端部平齐的毛刷、滚轮形式的平直金属非金属部件。


5.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，所述平面光源为0-4000流明的可见光或可测量的不可见光。


6.根据权利要求1至5任一项所述的工装，其特征在于，所述装置还包括：
驱动装置，用于驱动所述刮粉装置在所述铺粉基台表面行走，将被测粉末铺展于所述铺粉试件对应的铺粉区域内。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王学兵，杨怀超，王铁军，况春江，陈飞雄，
申请(专利权)人：安泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11