基于梯度功能材料制备的电子束3D打印双送粉机构制造技术

本发明专利技术公开了基于梯度功能材料制备的电子束3D打印双送粉机构，解决打印用粉成分配比不断变化不能形成梯度功能材料问题，包括送粉机构、混合搅拌机构、真空过渡室、铺粉机构和打印工作台，所述混合搅拌机构的上方具有所述送粉机构，混合搅拌机构的下方具有所述真空过渡室，真空过渡室的下方具有所述铺粉机构，铺粉机构的下方具有所述打印工作台，打印工作台滑动连接于铺粉机构，混合搅拌机构、真空过渡室与铺粉机构之间密封连接，用于在电子束选区熔化增材制造设备上，实现两种不同比例粉料打印的功能，本发明专利技术具有打印用粉成分配比不断变化能形成梯度功能材料的优点。能形成梯度功能材料的优点。能形成梯度功能材料的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于梯度功能材料制备的电子束3D打印双送粉机构


[0001]本专利技术涉及3D打印设备
,具体涉及基于梯度功能材料制备的电子束3D打印双送粉机构；用于在电子束选区熔化增材制造设备上，实现两种不同比例粉料打印的功能。

技术介绍

[0002]增材制造技术(AM)又称3D打印，是以数字模型为基础，通过软件以及数控系统将模型通过分层切片，将专用的金属材料或非金属材料以及医用生物材料，按照生成的程序通过烧结、熔积、挤压、固化等方式逐层堆积，制造出所需实体的制造技术。由于摆脱了传统制造的刀具切削、零件组装的工艺模式，使得增材制造设计自由度大、周期短，使复杂结构零件制造变为可能，该技术实现了信息网络技术和先进材料技术、数字化智能制造技术的紧密结合，是先进制造业的重要组成部分。
[0003]选区熔化技术分为电子束选区熔化技术(Slective Electron BeamMelting，SEBM)是电子束由钨灯丝被激发并通过高压电极进行加速，利用电磁线圈实现聚焦和扫描偏转，按照编制的路径，扫射在预先铺好的粉末上，使得金属粉末熔化粘结成形。其成型步骤为：(1)先在绘图软件中建立出所需要打印的三维CAD模型。(2)再将三维模型导入模型处理软件中进行工作台的设计以及模型的分层切片得到离散型数据。(3)将数据信息导入到电子束选区熔化成型设备中进行工。(4) 先用电子较大的电子束流对不锈钢外层镀钛的成型基板进行扫描预热，达到所用材料的设定温度。(5)电机驱动刮粉靶齿进行按程序铺粉，并用大电流且快速的电子束预热粉末。(6)然后降低扫描速度和束流强度对给定的成形区域进行扫描选区熔化成型，使粉末冶金结合。 (7)完成上一层的工序后下降一层粉末厚度并重新(5)、(6)的操作，直到零件堆积成型。(8)零件成型完成后从真空设备中取出零件，再到吹粉系统利用高压气枪吹除松散的粉末得到三维零件。
[0004]梯度功能材料(functionally gradient materials,简称FGM)的概念是由日本新野正之与平井敏雄等学者于1987年首先提出的。FGM是两种或多种材料复合且成分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料，是应现代航天航空工业等高
的需要，为满足在极限环境下能反复地正常工作而发展起来的一种新型功能材料。它的设计要求功能、性能随机件内部位置的变化而变化，通过优化构件的整体性能而得以满足。从材料的结构角度来看，梯度功能材料与均一材料、复合材料不同。它是选用两种(或多种)性能不同的材料，通过连续地改变这两种(或多种)材料的组成和结构，使其界面消失导致材料的性能随着材料的组成和结构的变化而缓慢变化，形成梯度功能材料。从材料的组合方式来看，FGM可分为金属/合金，金属/非金属，非金属/陶瓷、金属/陶瓷、陶瓷/陶瓷等多种组合方式，因此可以获得多种特殊功能的材料。梯度结构材料顾名思义，是从一种结构、组分或相逐渐变化至另一种结构、组分或相的过渡性非均匀结构材料。不同于传统均质材料与多层复合材料，梯度结构材料具备自然过渡的微观结构，这种特性使其内部不存在明显的材料界面，进而避免了由结构骤变所带来的性能骤变，梯度结构材料内不同区域间的协调作用使其实现
了多种优良性能的完美统一。以金属为对象进行梯度结构构筑，便可得到梯度结构金属材料。通过将具有非均匀分布特点的梯度结构引入材料微结构中，从而有效地破除了金属材料强度与韧性问“此消彼长”的阿基里斯之踵，使得在提升材料强度的同时保持其原有塑性性能成为可能。

技术实现思路

[0005]梯度功能材料是一种新型材料，在航空航天等领域有着非常重要的应用；其制备方法有许多种，但因种种缺陷的存在而不能大范围推广。本设计从电子束增材制造的角度，通过改造电子束送粉机构，搅拌机构，真空室以及铺粉机构，从而实现梯度功能材料的电子束3D 打印的制造工艺。
[0006]原来的铺粉式电子束3D打印设备，因为是真空打印，且打印用粉是单一材料，所以其粉盒是放置在真空腔内，通过专门的铺粉设备进行铺粉。而梯度功能材料的打印，需要打印用粉的成分配比不断变化，是一个动态的过程，从而原打印设备就无法应用。
[0007]本专利技术的目的在于：为了解决现有电子束3D打印双送粉机构的打印用粉成分配比不断变化不能形成梯度功能材料的问题，本专利技术提供基于梯度功能材料制备的电子束3D打印双送粉机构。
[0008]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0009]基于梯度功能材料制备的电子束3D打印双送粉机构，包括送粉机构、混合搅拌机构、真空过渡室、铺粉机构和打印工作台，所述混合搅拌机构的上方具有所述送粉机构，混合搅拌机构的下方具有所述真空过渡，真空过渡室的下方具有所述铺粉机构，铺粉机构的下方具有所述打印工作台，打印工作台滑动连接于铺粉机构，混合搅拌机构、真空过渡室与铺粉机构之间密封连接。
[0010]进一步说明，所述混合搅拌机构的内部上方具有切斜设置的第一行星螺杆和第二行星螺杆，所述第一行星螺杆和第二行星螺杆对接于所述送粉机构的进料口，混合搅拌机构的内部下方具有混合机阀体，所述混合机阀体连通于所述真空过渡室，混合机阀体具有混合机阀体阀芯，所述混合机阀体阀芯连通或隔开混合搅拌机构和真空过渡室。
[0011]进一步说明，所述混合搅拌机构的内部上方中间位置具有搅拌杆，所述搅拌杆了连接与于混合搅拌机构上方具有的电机，所述电机位于送粉机盖上，所述送粉机盖密封于进粉舱的上方，送粉机盖具有所述送粉机构的进料口。
[0012]进一步说明，所述送粉机构具有料斗、滚筒、螺杆以及调速电机，所述螺杆位于所述滚筒的内部且二者螺纹配合连接，所述调速电机连接于螺杆，滚筒与所述送粉机构的进料口对接。
[0013]进一步说明，所述真空过渡室内部装有阀芯，所述阀芯与过渡室阀盖、过渡室阀体通过密封圈密封，阀芯与阀杆连接，阀芯隔开所述过渡室阀盖和过渡室阀体，真空过渡室具有入口和出口，所述入口和出口分别与所述混合搅拌机构和铺粉机构密封连接。
[0014]进一步说明，所述过渡室阀盖和过渡室阀体之间穿过有连接螺杆，所述连接螺杆通过螺母将过渡室阀盖和过渡室阀体进行螺纹锁紧。
[0015]进一步说明，所述铺粉机构具有铺粉刮刀、铺粉盒以及基板，所述铺粉刮刀与固定的铺粉盒贴合，铺粉刮刀与所述打印工作台上的滑轨滑动连接，所述基板铺设在打印工作
台的上方。
[0016]进一步说明，所述铺粉刮刀与所述基板之间具有空隙。
[0017]进一步说明，所述送粉机构的下方具有出料口与所述真空过渡室的入口用管道接通，真空过渡室的下方具有出口，所述出口与所述铺粉机构通过管道接通。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]1、本专利技术两种不同的粉末分别放置于送粉机构的粉料舱内，通过控制送粉机构中，第一行星螺杆和第二行星螺杆的不同转速，从而实现两种粉末不同比例混合的要求；
[0020]2、本专利技术一定比例的粉末输送到搅拌机构以后，通过搅拌机构的搅拌杆搅拌，从而将两种粉末混合均匀，为了提高传输的精准性，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于梯度功能材料制备的电子束3D打印双送粉机构，包括送粉机构(1)、混合搅拌机构(2)、真空过渡室(3)、铺粉机构(4)和打印工作台(5)，其特征在于：所述混合搅拌机构(2)的上方具有所述送粉机构(1)，混合搅拌机构(2)的下方具有所述真空过渡室(3)，真空过渡室(3)的下方具有所述铺粉机构(4)，铺粉机构(4)的下方具有所述打印工作台(5)，打印工作台(5)滑动连接于铺粉机构(4)，混合搅拌机构(2)、真空过渡室(3)与铺粉机构(4)之间密封连接。2.根据权利要求1所述的基于梯度功能材料制备的电子束3D打印双送粉机构，其特征在于：所述混合搅拌机构(2)的内部上方具有切斜设置的第一行星螺杆(14)和第二行星螺杆(15)，所述第一行星螺杆(14)和第二行星螺杆(15)对接于所述送粉机构(1)的进料口，混合搅拌机构(2)的内部下方具有混合机阀体(16)，所述混合机阀体(16)连通于所述真空过渡室(3)，混合机阀体(16)具有混合机阀体阀芯(9)，所述混合机阀体阀芯(9)连通或隔开混合搅拌机构(2)和真空过渡室(3)。3.根据权利要求2所述的基于梯度功能材料制备的电子束3D打印双送粉机构，其特征在于：所述混合搅拌机构(2)的内部上方中间位置具有搅拌杆(10)，所述搅拌杆(10)了连接与于混合搅拌机构(2)上方具有的电机(6)，所述电机(6)位于送粉机盖(7)上，所述送粉机盖(7)密封于进粉舱(8)的上方，送粉机盖(7)具有所述送粉机构(1)的进料口。4.根据权利要求2所述的基于梯度功能材料制备的电子束3D打印双送粉机构，其特征在于：所述送粉机构(1)具有料斗(11)、滚筒(12)、螺杆(13)以及调速电机，所述螺杆(13)位于所述滚筒(12)的内部且二者...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宝福，陈冬雪，冯美荣，朱继元，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：