【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸环形/框形金属件的激光选区熔化成形装置
本技术属于先进制造
,更具体地,涉及一种大尺寸环形、框形金属件的激光选区熔化成形装置。
技术介绍
生产制造领域含有大量的大尺寸环形与框形金属件,随着相关装备的更新换代、推陈出新频率不断加快,传统的铸造、锻压、焊接等加工技术因响应速度慢、工艺环节多、加工周期长等问题,已经逐渐难以满足此类零部件的制造需求。激光选区熔化技术是当前激光增材制造(俗称3D打印)领域的研究热点,其工艺过程是:首先对待成形零件CAD模型进行切片处理,生成各切片层的激光扫描轨迹;然后,在位于成形缸内部的基板表面铺设一层金属粉末,并通过振镜系统按照零件的切片图形控制激光束运动轨迹,对金属粉末床进行选区扫描、熔化,金属熔池快速冷却、凝固形成沉积层;然后,将基板下降一个切片层厚度,不断重复“预置铺粉→激光选区熔化→基板下降”过程,直至完成所有沉积层的成形,最终实现金属件的整体制造。显然,激光选区熔化技术具有响应时间短、工艺流程简单、加工精度高、可成形复杂结构、产品性能优良、材料普适性强等优点,有望为各类大尺寸环形与框形金属件的制造带来一条新路。然而,国内外现有激光选区熔化技术与装备普遍选用圆柱形或方柱形的成形缸和基板。这种结构对于成形小尺寸或实心零件比较适合,但是当其用于成形大尺寸环形金属件或框形金属件时,必须使用大量冗余金属粉末填充零件沉积层所包围区域(如图1a和图1b所示),导致粉末利用率较低,原料成本急剧增加。激光选区熔化成形过程中,激光束与金属粉末的相互作用会形成大量 ...
【技术保护点】
1.一种大尺寸环形/框形金属件的激光选区熔化成形装置,其特征在于,包括成形缸(2)、基板(3)、振镜阵列和除尘模块,其中:/n所述成形缸(2)为环形/框形,其与待成形的大尺寸环形/框形金属件的内外轮廓相适应,所述基板(3)同样为环形/框形,其布置在所述成形缸(2)的内部;/n所述振镜阵列位于成形缸(2)的上方,其包括多个振镜系统(4),多个振镜系统(4)对应的扫描区域之和覆盖成形缸的上表面,或通过多个振镜系统(4)的移动使得扫描区域之和覆盖成形缸的上表面,以此实现大尺寸环形/框形金属件的多激光束同步选区熔化成形;/n所述除尘模块位于所述成形缸(2)与振镜阵列之间,用于形成沿大尺寸环形金属件径向/大尺寸框形金属件水平截面外接圆径向/大尺寸框形金属件边框法向分布的循环气流场,或者多段沿大尺寸环形金属件周向/大尺寸框形金属件边框周向分布的循环气流场,以此实现烟尘的去除。/n
【技术特征摘要】
1.一种大尺寸环形/框形金属件的激光选区熔化成形装置,其特征在于,包括成形缸(2)、基板(3)、振镜阵列和除尘模块,其中:
所述成形缸(2)为环形/框形,其与待成形的大尺寸环形/框形金属件的内外轮廓相适应,所述基板(3)同样为环形/框形,其布置在所述成形缸(2)的内部;
所述振镜阵列位于成形缸(2)的上方,其包括多个振镜系统(4),多个振镜系统(4)对应的扫描区域之和覆盖成形缸的上表面,或通过多个振镜系统(4)的移动使得扫描区域之和覆盖成形缸的上表面,以此实现大尺寸环形/框形金属件的多激光束同步选区熔化成形;
所述除尘模块位于所述成形缸(2)与振镜阵列之间,用于形成沿大尺寸环形金属件径向/大尺寸框形金属件水平截面外接圆径向/大尺寸框形金属件边框法向分布的循环气流场,或者多段沿大尺寸环形金属件周向/大尺寸框形金属件边框周向分布的循环气流场,以此实现烟尘的去除。
2.如权利要求1所述的大尺寸环形/框形金属件的激光选区熔化成形装置,其特征在于,所述除尘模块为一组,其包括抽气机构和吹气机构,其中,所述抽气机构的形状与环形成形缸外轮廓/框形成形缸外轮廓外接圆相适应,其位于成形缸外侧上方,且其上开设有多个呈环形布置的抽气口(6),所述吹气机构的形状与环形成形缸内轮廓/框形成形缸内轮廓内切圆相适应,其位于成形缸内侧上方,且位于抽气机构的内侧,其上开设有与抽气口(6)对应的吹气口(7),通过抽气口(6)与对应吹气口(7)的配合形成沿大尺寸环形金属件径向/大尺寸框形金属件水平截面外接圆径向分布的循环气流场;
或者,所述抽气机构的形状与环形成形缸内轮廓/框形成形缸内轮廓内切圆相适应,其位于成形缸内侧上方,且其上开设有多个呈环形布置的抽气口,所述吹气机构的形状与环形成形缸外轮廓/框形成形缸外轮廓外接圆相适应,其位于成形缸外侧上方,且位于抽气机构的外侧,其上开设有与抽气口对应的吹气口,通过抽气口与对应吹气口的配合形成沿大尺寸环形金属件径向/大尺寸框形金属件水平截面外接圆径向分布的循环气流场。
3.如权利要求1所述的大尺寸环形/框形金属件的激光选区熔化成形装置,其特征在于,当成形对象为大尺寸框形金属件时,所述除尘模块为一组,其包括抽气机构和吹气机构,其中,所述抽气机构的形状与框形成形缸外轮廓相适应,其位于成形缸外侧上方,且其上开设有多个与框形金属件边框平行的抽气口,所述吹气机构的形状与框形成形缸内轮廓相适应,其位于成形缸内侧上方,且位于抽气机构的内侧,其上开设有与抽气口对应的吹气口,通过抽气口与对应吹气口的配合形成沿大尺寸框形金属件边框法...
【专利技术属性】
技术研发人员:曾晓雁,魏恺文,范有光,孙宏睿,王泽敏,刘梦娜,
申请(专利权)人:华中科技大学,上海探真激光技术有限公司,
类型:新型
国别省市:湖北;42
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