一种增材制造原位合成系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种增材制造原位合成系统及控制方法，其中系统包括：密封腔，密封腔内设有滑台；沉积头，工作时固定在密封腔的上方；激光器，与沉积头连接，用于提供激光；送粉器，送粉器包括粉筒、粉嘴、粉盘以及用于旋转粉盘的旋转电机；粉筒的底部设有出粉口，粉嘴上设有进粉口；粉盘为一圆盘，粉盘上设有一圈凹槽，凹槽与出粉口和进粉口匹配连接；粉嘴上还设有进气口和出气口，在通气情况下，产生负压，以将进粉口处的粉末吸进粉嘴，并从出气口输出；连接管，连接管的一端连接出气口，另一端连接沉积头；气瓶，用于提供气体。本发明专利技术通过控制粉盘的转速来控制粉末的量，控制精度高，且控制方便。本发明专利技术可广泛应用于材料合成技术领域。本发明专利技术可广泛应用于材料合成技术领域。本发明专利技术可广泛应用于材料合成技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造原位合成系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及材料合成
，尤其涉及一种增材制造原位合成系统及控制方法。

技术介绍

[0002]定向能沉积是通过使用激光(或电子)束来熔化金属粉末，以获得指定形状工件的技术。传统复合材料制备方法有粉末冶金法、喷射成型法和各种铸造技术即模压铸造、流变铸造和混砂铸造等。这些制备方法的复合材料存在增强体颗粒尺寸粗大、热力学不稳定、界面结合强度低等缺点。为了克服这些缺点，近年来出现了原位合成技术。
[0003]现有的激光定向能量沉积设备都是在开放的环境中工作，因此可加工的材料有限，只能增材制造不锈钢，铜等不易氧化的材料，不能制造像钛，铝，镁等易氧化的材料。为了解决上述问题，已有的解决方案是设置密封腔，将工件的成型区域安置在密封腔内，以隔绝氧气。由于送粉装置无法设置在密封腔内，如何控制送入密封腔内的金属粉末的量成为一个待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种增材制造原位合成系统及控制方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种增材制造原位合成系统，包括：
[0007]密封腔，所述密封腔内设有滑台；
[0008]沉积头，工作时固定在密封腔的上方；
[0009]激光器，与所述沉积头连接，用于提供激光，以熔化粉末；
[0010]送粉器，所述送粉器包括粉筒、粉嘴、粉盘以及用于旋转粉盘的旋转电机；所述粉筒的底部设有出粉口，所述粉嘴上设有进粉口；所述粉盘为一圆盘，所述粉盘上设有一圈凹槽，所述凹槽与所述出粉口和所述进粉口匹配连接；所述粉嘴上还设有进气口和出气口，在通气情况下，产生负压，以将进粉口处的粉末吸进粉嘴，并从出气口输出；
[0011]连接管，所述连接管的一端连接出气口，另一端连接沉积头；
[0012]气瓶，用于提供气体。
[0013]进一步地，所述粉筒上设有搅拌电机，所述搅拌电机用于搅拌粉筒内的粉末，以防止粉末结块。
[0014]进一步地，所述气体为氮气，在送粉过程中，所述气体起到吹气的作用；在气体进入密封腔后，氮气与金属粉末发生化学反应。
[0015]进一步地，所述送粉器包括两个粉筒，一个粉筒用于装放铝合金粉末，另一个粉筒用于装放金属钛粉末；其中，金属钛粉末与氮气发生反应。
[0016]进一步地，所述气瓶包括第一氮气气瓶和第二氮气气瓶；
[0017]第一氮气气瓶通过连接管与沉积头连接，用于将密封腔内的氧气排出，以及在沉积过程中，防止飞溅的残渣粉末进入沉积头，以保护沉积头里的光学器件；
[0018]第二氮气气瓶用于将粉末输送至密封腔内。
[0019]进一步地，所述气瓶包括氮气气瓶和氩气气瓶。
[0020]进一步地，所述密封腔包括外壳和密封门；
[0021]所述外壳的顶部设有通孔，所述沉积头通孔固定在所述密封腔上，并将激光和粉末输送到所述密封腔的内部。
[0022]进一步地，所述外壳的顶部还设有测氧仪，用于监测所述密封腔内部的氧气浓度。
[0023]进一步地，所述外壳的顶部还设有压力开关，用于监测所述密封腔内部气体压力，当检测到内部压力超过预设阈值，打开密封腔的排气开关。
[0024]本专利技术所采用的另一技术方案是：
[0025]一种应用于如上所述的一种增材制造原位合成系统的控制方法，包括以下步骤：
[0026]打开气瓶，以使粉嘴内通气；
[0027]粉筒内的粉末在重力的作用下落入凹槽上，通过控制旋转电机的转动速度，以控制进入粉嘴的粉末的量；
[0028]通过气流将粉末输送至密封腔内。
[0029]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过控制粉盘的转速来控制粉末的量，控制精度高，且控制方便；另外，通过气流将粉末输送至密封腔内，实现气体从外部送入密封腔。
[0030]具体应用中，本专利技术可通过控制粉盘的转速来控制不同粉末的比例，用来原位合成增强相以及制造异质材料和梯度材料，控制精度高，且控制方便。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本专利技术实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本专利技术的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
[0032]图1是本专利技术实施例中一种增材制造原位合成系统的示意图；
[0033]图2是本专利技术实施例中送粉器的示意图；
[0034]图3是本专利技术实施例中送粉器的内部示意图；
[0035]图4是图3是局部示意图；
[0036]图5是本专利技术实施例中粉盘的示意图；
[0037]图6是本专利技术实施例中高度方向的异质材料与梯度材料示意图；
[0038]图7是本专利技术实施例中空间方向的异质材料与梯度材料示意图。
[0039]附图标记：1、气瓶；2、光纤；3、激光器指示灯；4、激光器；5、搅拌电机；6、送粉器；7、测氧仪；8、沉积头；9、出粉口；10、粉筒；11、进气口；12、出气口；13、粉嘴；14、粉盘；15、进粉口；16、连接块；17、旋转电机；18、凹槽。
具体实施方式
[0040]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0041]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0042]在本专利技术的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0043]本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。
[0044]如图1所示，本实施例提供一种增材制造原位合成系统，包括：
[0045]密封腔，所述密封腔内设有滑台；
[0046]沉积头8，工作时固定在密封腔的上方；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增材制造原位合成系统，其特征在于，包括：密封腔，所述密封腔内设有滑台；沉积头，工作时固定在密封腔的上方；激光器，与所述沉积头连接，用于提供激光；送粉器，所述送粉器包括粉筒、粉嘴、粉盘以及用于旋转粉盘的旋转电机；所述粉筒的底部设有出粉口，所述粉嘴上设有进粉口；所述粉盘为一圆盘，所述粉盘上设有一圈凹槽，所述凹槽与所述出粉口和所述进粉口匹配连接；所述粉嘴上还设有进气口和出气口，在通气情况下，产生负压，以将进粉口处的粉末吸进粉嘴，并从出气口输出；连接管，所述连接管的一端连接出气口，另一端连接沉积头；气瓶，用于提供气体。2.根据权利要求1所述的一种增材制造原位合成系统，其特征在于，所述粉筒上设有搅拌电机，所述搅拌电机用于搅拌粉筒内的粉末，以防止粉末结块。3.根据权利要求1所述的一种增材制造原位合成系统，其特征在于，所述气体为氮气，在送粉过程中，所述气体起到吹气的作用；在气体进入密封腔后，氮气与金属粉末发生化学反应。4.根据权利要求3所述的一种增材制造原位合成系统，其特征在于，所述送粉器包括两个粉筒，一个粉筒用于装放铝合金粉末，另一个粉筒用于装放金属钛粉末；其中，金属钛粉末与氮气发生反应。5.根据权利要求3所述的一种增材制造原位合成系统，其特征在于，所述气瓶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迪，邰志恒，杨永强，王孟，郑博源，严仲伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：