一种用于大尺寸电子束3d打印的送粉系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于大尺寸电子束3d打印的送粉系统，解决现有送粉系统效率低、不能实现均匀送粉、占用空间大以及粉末溢出的问题。该系统包括送粉装置和铺粉装置；送粉装置包括送粉壳体、粉轮组件和驱动组件；送粉壳体内设置有送粉腔，顶部设置有入粉口，底部设置有出粉通道；粉轮组件包括传动轴、送粉轮和两个防侧漏轮，驱动组件用于驱动传动轴转动；铺粉装置设置在送粉装置的下方，包括落粉盒和刮粉组件；落粉盒内设置有多个落粉腔，落粉腔内设置有多个打散板；落粉盒的顶部设置有与落粉腔连通的多个进粉口，且进粉口与出粉通道连通，底部设置有与落粉腔连通的多个出粉口；刮粉组件包括软刮板、硬刮板和压实板。硬刮板和压实板。硬刮板和压实板。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大尺寸电子束3d打印的送粉系统


[0001]本专利技术属于增材制造领域，具体涉及一种用于大尺寸电子束3d打印的送粉系统。

技术介绍

[0002]电子束选区熔化(EBSM)金属增材制造技术采用电子束作为能量源，在高真空环境下通过逐层熔化金属粉末的方式制造实体部件。由于电子束的功率高、材料对电子束能量吸收率高，使得其制件具有致密度高、氧含量少、热应力低、不易变形开裂、打印效率高、材料利用率高等特点，在医疗、航空航天等领域得到应用广泛。
[0003]电子束选区熔化(EBSM)金属增材制造的工艺过程为：首先，在粉床表面铺展一层粉末，电子束对粉末进行预热保温，使其满足打印工艺参数需求；其次，电子束在计算机的控制下按照截面轮廓信息进行有选择的熔化，金属粉末在电子束的轰击下熔化，并与下面已成形部分粘接，实现层层堆积，直至整个零件全部熔化完成；最后，去除多余的粉末即可得到所需的三维产品。金属3D打印过程中，粉末的致密度和是否铺展平整直接决定了成型件的致密度、强度、精度和质量，所以，提高粉末的致密度是急需解决的问题。
[0004]目前，电子束选区熔化成形技术已逐渐成熟，成形效率和成形精度逐步得到提高，装备最大成形尺寸达到Φ350
×
380mm，成形尺寸精度达到
±
0.3mm。但是该技术不能满足大构件的制作要求，无法成形大尺寸的构件。因此，突破大尺寸构件连续制造的技术瓶颈，是提高大型电子束成形设备成形效率的关键技术。
[0005]若要满足大构件的制作要求，则需实现环形连续成形技术，螺旋扫描是环形电子束连续成形的基础。若实现螺旋扫描，则需有效连续的送粉系统。现有的送粉系统一般采用水平直线移动送粉方式，该种送粉方式若用在大尺寸电子束选区熔化设备上，不仅打印效率低，不能实现均匀送粉，还会造成金属粉末的浪费。同时，现有的铺粉装置存在以下问题：1)采用滚筒铺粉或刮板刮粉的方式，铺粉方式效率较低；2)铺粉辊将粉末铺展到成型缸过程中，会在铺粉辊前端造成大量粉末堆积，当堆积量较大时，粉末会溢满到铺粉辊后方，造成已铺粉末的破坏，增加阻力；3)采用刮板刮粉时，由于未对已铺平粉末进行压实，降低了粉末的密度，从而降低了成型件的致密度，提高了孔隙率；4)现有螺旋铺粉机构需上下移动，机构复杂且占用空间大。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是解决现有送粉系统送粉效率低、不能实现均匀送粉、占用空间较大以及粉末溢出、造成粉末浪费的问题，提供一种用于大尺寸电子束 3d打印的送粉系统。
[0007]为实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]一种用于大尺寸电子束3d打印的送粉系统，包括送粉装置和铺粉装置；所述送粉装置包括送粉壳体、多组粉轮组件和多组驱动组件，设定送粉壳体的长度方向为X方向，宽度方向为Y方向，高度方向为Z方向；所述送粉壳体内设置有送粉腔，顶部设置有至少一个入粉口，且入粉口与送粉腔连通，底部沿X方向设置有多个与送粉腔连通的出粉通道，且出粉
通道的数量与粉轮组件、驱动组件相同；所述粉轮组件包括传动轴、送粉轮和两个防侧漏轮，所述传动轴设置在出粉通道内，其轴线与Y方向平行；所述送粉轮和防侧漏轮套装在传动轴上，且送粉轮位于两个防侧漏轮之间，所述送粉轮的多个轮槽沿送粉轮的周向均布，所述防侧漏轮的多个环形轮槽沿防侧漏轮的轴向设置，且与送粉轮的轮槽呈90度布置；所述驱动组件设置在送粉壳体外部，其输出端与传动轴连接，用于驱动传动轴转动；所述铺粉装置设置在送粉装置的下方，包括落粉盒和刮粉组件，所述刮粉组件为多组，均设置在落粉盒底部；所述落粉盒内设置有沿X方向排布的多个落粉腔，所述落粉腔内设置有多个打散板，用于将落入落粉腔内的粉末打散；所述落粉盒的顶部设置有与落粉腔连通的多个进粉口，且进粉口与送粉壳体的出粉通道一一对应连通，底部设置有与落粉腔连通的多个出粉口；所述刮粉组件包括软刮板、硬刮板和压实板，且出粉口、软刮板、硬刮板和压实板沿Y方向依次布置；所述软刮板为梳齿形结构，包括沿X方向设置的多个刮条；所述硬刮板的刮粉端面与软刮板的刮粉端面在Z方向等高；所述压实板的压粉端面在Z方向低于硬刮板的刮粉端面。
[0009]进一步地，所述出粉通道包括沿Z方向依次连通的第一通道、第二通道和第三通道；所述第一通道为梯形通道，其大端与送粉腔连通，小端与第二通道连通，所述第二通道与XY平面倾斜设置，从XZ平面看，第二通道的中心线与第一通道的中心线呈一定角度设置，所述第三通道的中心线与第一通道的中心线平行。
[0010]进一步地，所述粉轮组件设置在第二通道内，且送粉轮与第二通道的间隙大于粉末颗粒的最大尺寸，使得粉末颗粒能够顺利通过。
[0011]进一步地，所述第二通道中心线与第一通道中心线的角度为100
°
～ 160
°
。
[0012]进一步地，所述第一通道的小端宽度与送粉轮的宽度相同，所述第三通道的宽度与送粉轮、两个防侧漏轮的轮槽宽度之和相同。
[0013]进一步地，多组驱动组件交错设置在送粉壳体的两侧，所述驱动组件包括伺服电机，所述传动轴通过联轴器与伺服电机的驱动轴连接，且传动轴通过轴承组件设置在送粉壳体上。
[0014]进一步地，所述打散板设置在落粉盒沿Y方向相对的前侧板和后侧板上，且设置前侧板上的多个打散板和设置在后侧板上的多个打散板在X方向和Z方向均错开布置。
[0015]进一步地，所述打散板为三角形平板，且三角形平板的斜侧边用于将落入落粉腔内的粉末打散。
[0016]进一步地，所述压实板的压粉端面为弧形面。
[0017]进一步地，所述硬刮板和压实板之间还设置有多个分隔板。
[0018]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果为：
[0019]1.本专利技术送粉系统的送粉装置可实现主动式自动供粉，多电机多点驱动，提高了送粉效率，使送粉自动化，可实现连续化高效生产，送粉装置通过控制每个电机的转速，即可满足不同区域的不同送粉量要求，继而满足旋转工作台上铺粉厚度均匀要求，从而完成高精度的成形制造。
[0020]2.本专利技术送粉系统的送粉装置采用分段加粉方式，出粉量受送粉轮转速控制，保证打印较小的零件时，直径较大处的送粉电机可被控制为停转，外圆处停止送粉，粉末铺展的直径沿径向缩小，避免粉末浪费。
[0021]3.本专利技术送粉系统的送粉装置的每个粉轮组件主要由一个送粉轮及两个防侧漏轮(对称装于粉轮两侧)组成，送粉轮与粉轮腔间隙充分考虑粉末能经过又不卡阻，防侧漏轮可防卡阻并把侧漏的粉颗粒引入出口。
[0022]4.本专利技术送粉系统的送粉装置可安装于真空成型室外，电机及机构工作环境好，同时结构简单，方便使用、拆装。
[0023]5.本专利技术送粉系统的铺粉装置依次在出粉口设置有软刮板、硬刮板和压实板，刮粉加压粉的方式保证了铺粉质量，压实效果好，有助于增加成型件的质量；同时，该铺粉装置可配合旋转工作台工作，实现连续不间断铺刮粉压实，提高了工作效率。
[0024]6.本专利技术送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大尺寸电子束3d打印的送粉系统，其特征在于：包括送粉装置(1)和铺粉装置(2)；所述送粉装置(1)包括送粉壳体(11)、多组粉轮组件(12)和多组驱动组件(13)，设定送粉壳体(11)的长度方向为X方向，宽度方向为Y方向，高度方向为Z方向；所述送粉壳体(11)内设置有送粉腔(111)，顶部设置有至少一个入粉口(112)，且入粉口(112)与送粉腔(111)连通，底部沿X方向设置有多个与送粉腔(111)连通的出粉通道(113)，且出粉通道(113)的数量与粉轮组件(12)、驱动组件(13)相同；所述粉轮组件(12)包括传动轴(121)、送粉轮(122)和两个防侧漏轮(123)，所述传动轴(121)设置在出粉通道(113)内，其轴线与Y方向平行；所述送粉轮(122)和防侧漏轮(123)套装在传动轴(121)上，且送粉轮(122)位于两个防侧漏轮(123)之间，所述送粉轮(122)的多个轮槽沿送粉轮(122)的周向均布，所述防侧漏轮(123)的多个环形轮槽沿防侧漏轮(123)的轴向设置，且与送粉轮(122)的轮槽呈90度布置；所述驱动组件(13)设置在送粉壳体(11)外部，其输出端与传动轴(121)连接，用于驱动传动轴(121)转动；所述铺粉装置(2)设置在送粉装置(1)的下方，包括落粉盒(21)和刮粉组件(22)，所述刮粉组件(22)为多组，均设置在落粉盒(21)底部；所述落粉盒(21)内设置有沿X方向排布的多个落粉腔(211)，所述落粉腔(211)内设置有多个打散板(212)，用于将落入落粉腔(211)内的粉末打散；所述落粉盒(21)的顶部设置有与落粉腔(211)连通的多个进粉口(213)，且进粉口(213)与送粉壳体(11)的出粉通道(113)一一对应连通，底部设置有与落粉腔(211)连通的多个出粉口(214)；所述刮粉组件(22)包括软刮板(221)、硬刮板(222)和压实板(223)，且出粉口(214)、软刮板(221)、硬刮板(222)和压实板(223)沿Y方向依次布置；所述软刮板(221)为梳齿形结构，包括沿X方向设置的多个刮条(2211)；所述硬刮板(222)的刮粉端面与软刮板(221)的刮粉端面(2212)在Z方向等高；所述压实板(223)的压粉端面(2231)在Z方向低于硬刮板(222)的刮粉端面。2.根据权利要求1所述用于大尺寸电子束3d打印的送粉系统，其特征在于：所述出粉通道(113...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志翔，卢秉恒，王红宇，凌楷，王磊，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：