本发明专利技术公开了一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置，包括安装基板、铺粉动力机构和粉末铺设平台，铺粉动力机构和粉末铺设平台设置在安装基板前侧，铺粉动力机构设置在粉末铺设平台的上侧，铺粉动力机构还与控制单元电性连接，粉末铺设平台远离安装基板的一侧还设有在线监测单元。本发明专利技术采用上述结构的一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置，基于粉末床质量表征和铺粉过程可视化分析，实现针对不同类型粉末及其特性的铺粉工艺参数寻优。同类型粉末及其特性的铺粉工艺参数寻优。同类型粉末及其特性的铺粉工艺参数寻优。
【技术实现步骤摘要】
一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置及其使用方法
[0001]本专利技术涉及增材制造
，特别是涉及一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置及其使用方法。
技术介绍
[0002]粉末床熔融是目前应用最为广泛的金属增材制造技术之一，因其制备周期短、制造柔性高，可成形高复杂形状零件，在航空航天、国防和生物医疗等诸多领域具有重要应用。粉床熔融增材制造过程，是利用高能束移动热源(激光或电子束)对金属粉末层进行局部选择性熔化，并逐层熔覆堆积，直接成形获得高性能、高致密度的复杂结构零件。其中，粉末层的铺展是粉末床熔融成形过程的关键步骤，通常均质的粉末层可以获得密度更高、表面质量更好的成形零件，而非均匀非致密的粉末层则会导致成形件内部缺陷的产生，因此表征和研究铺粉过程及其影响因素有助于控制粉末床质量，进而提高最终产品质量。
[0003]为了提高最终产品的质量其优化方向主要有两方面，一方面，优化铺粉参数，如铺粉层厚和铺粉速度，可以获得连续、均匀的粉末床，降低粉末床的表面粗糙度，从而获得高质量的粉末层。另一方面，粉末床质量不仅取决于铺粉参数，粉末特性也是影响粉末床质量的关键因素。
[0004]随着增材制造的快速发展，为了满足不同的需求粉末制备方法也多样化，而不同制粉方法制得得粉末，其颗粒形态、粒径分布等特性存在差异。因此，需要针对粉末种类及其特性，制定与之相匹配的铺粉工艺参数，从而进一步提升粉末床质量。
[0005]若要实现铺粉工艺参数优化，就要进行粉末铺设试验，并对铺粉动态过程及粉末床质量进行追踪和表征。目前的商用粉末床熔融设备通常不具备粉末层质量表征功能。即使搭载有铺粉监测软硬件功能模块，也往往局限于对粉末层上表面质量的监测表征，无法对粉末层铺设中的粉体动态行为实施可视化分析。所以针对不同类型粉末及其特性，基于粉末床的铺粉动态行为分析是阐明铺粉参数对粉末床质量影响机制的关键前提。但目前缺少相应的方法手段，则难以在物理层面上解释铺粉实验及数据预测结果，无法为铺粉工艺参数寻优提供理论支撑。因此，迫切需要一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置，以实现铺粉质量表征和粉体动态行为可视化。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置，基于粉末床质量表征和铺粉过程可视化分析，实现针对不同类型粉末及其特性的铺粉工艺参数寻优。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置，包括安装基板、铺粉动力机构和粉末铺设平台，铺粉动力机构和粉末铺设平台设置在安装基板前侧，铺粉动力机构设置在粉末铺设平台的上侧，铺粉动力机构还与控制单元电性连接，粉末铺设平台远离安装基板的一侧还设有在线监测单元；
[0008]铺粉动力机构包括导轨一、导轨二、主动皮带轮、从动皮带轮、传动皮带和刮刀，导
轨一与导轨二上下平行设置，并且导轨一与导轨二均与安装基板固定连接，主动皮带轮和从动皮带轮设置在导轨一和导轨二之间，主动皮带轮和从动皮带轮通过传动皮带连接，刮刀的上下两侧分别设有滑块一和滑块二，滑块一与导轨一滑动连接，滑块二与滑轨二滑动连接，滑块一的下侧与皮带固定连接，安装基板的后侧还设有传动电机，主动皮带轮的转轴贯穿安装基板通过轴连器与传动电机的输出轴连接，传动电机与控制单元电性连接；
[0009]粉末铺设平台包括Z轴升降机构、玻璃挡板和工作台，Z轴升降机构设置在工作台的下侧，工作台的前后两侧均设置有玻璃挡板。
[0010]优选的，安装基板的横截面为L形，铺粉动力机构安装在安装基板的竖板前侧，粉末铺设平台设置在安装基板的横板上侧。
[0011]优选的，控制单元为步进伺服可编程控制器。
[0012]优选的，Z轴升降机构包括底座、千分尺调节组件、高度调节部件，工作台的下侧设有空腔，底座的上侧设有支撑凸起，支撑凸起插接在空腔内与空腔滑动连接，支撑凸起的中部设有凹槽，高度调节部件设置在凹槽的中部通过销轴与凹槽连接，高度调节部件支撑凸起的一侧设有千分尺调节组件，千分尺调节组件的推杆延伸至凹槽内与高度调节部件相抵。
[0013]优选的，高度调节部件的一侧为圆弧过渡结构，圆弧过渡结构的中部设有设有销轴通过的通孔，高度调节部件的另一侧设有两个支腿，两个支腿之间通过圆弧过渡连接，两个支腿相悖的一侧均设置有圆形凸起，千分尺调节组件的推杆与其中一个圆形凸起相抵连接，另一圆形凸起与工作台底部的高度调节柱相抵连接。
[0014]优选的，工作台空腔的内壁两侧对称设有限位槽，支撑凸起外侧壁上设有与限位槽滑动连接的限位滑条。
[0015]优选的，工作台的外壁与支撑凸起的外壁通过紧固板连接，紧固板的一侧通过螺钉与工作台的外壁固定连接，紧固板的另一侧设有滑槽，滑槽内穿设有与支撑凸起通过螺纹连接的调节螺栓。
[0016]优选的，在线监测单元包括高速摄像机和支架，高速摄像机安装在支架的上侧，高速摄像机的输入端正对工作台。
[0017]一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置的使用方法，包括以下步骤：
[0018](1)先用游标卡尺确认工作台是否水平，若不水平，则通过Z轴升降机构调整工作台的高度使其水平；
[0019](2)将粉末放置在工作台上，同时通过铺粉动力机构将刮刀与前侧玻璃板靠紧，防止粉末飞溅；
[0020](3)通过控制单元设置铺粉速度参数，然后控制铺粉动力机构带动刮刀在工作台上侧移动，将工作台上的粉末铺展；
[0021](4)将高速摄像机的焦点聚焦于工作台，使用监测软件观察粉末的运动状态，以监测粉末床质量。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]在实验设计的基础上，本专利技术通过表征和记录不同粉末及不同铺粉工艺参数组合条件下的粉末床质量和铺粉过程粉体动态行为，以明晰粉末特性及铺粉工艺参数对铺粉质量的影响，探明关键因素并分析其影响机制。实现针对不同类型粉末及其特性的铺粉工艺
参数寻优，保证了粉末种类及其特性与铺粉工艺参数的匹配，从而减少粉末层缺陷，提高粉末层均匀性，保障加工稳定性，优化提升成形件质量。
[0024]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0025]图1是本专利技术一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置实施例的侧视图；
[0026]图2是本专利技术一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置实施例的前视图；
[0027]图3是本专利技术一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置粉末铺设平台的示意图；
[0028]图4是本专利技术一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置工作台的示意图；
[0029]图5是本专利技术一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置工作台的仰视图；
[0030]图6是本专利技术一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置支撑凸起的示意图；
[0031]图7是本专利技术一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置千分尺调节组件与高度调节部件的示意图。
[0032]附图标记：
[0033]1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置，其特征在于：包括安装基板、铺粉动力机构和粉末铺设平台，铺粉动力机构和粉末铺设平台设置在安装基板前侧，铺粉动力机构设置在粉末铺设平台的上侧，铺粉动力机构还与控制单元电性连接，粉末铺设平台远离安装基板的一侧还设有在线监测单元；铺粉动力机构包括导轨一、导轨二、主动皮带轮、从动皮带轮、传动皮带和刮刀，导轨一与导轨二上下平行设置，并且导轨一与导轨二均与安装基板固定连接，主动皮带轮和从动皮带轮设置在导轨一和导轨二之间，主动皮带轮和从动皮带轮通过传动皮带连接，刮刀的上下两侧分别设有滑块一和滑块二，滑块一与导轨一滑动连接，滑块二与滑轨二滑动连接，滑块一的下侧与皮带固定连接，安装基板的后侧还设有传动电机，主动皮带轮的转轴贯穿安装基板通过轴连器与传动电机的输出轴连接，传动电机与控制单元电性连接；粉末铺设平台包括Z轴升降机构、玻璃挡板和工作台，Z轴升降机构设置在工作台的下侧，工作台的前后两侧均设置有玻璃挡板。2.根据权利要求1所述的一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置，其特征在于：安装基板的横截面为L形，铺粉动力机构安装在安装基板的竖板前侧，粉末铺设平台设置在安装基板的横板上侧。3.根据权利要求1所述的一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置，其特征在于：控制单元为步进伺服可编程控制器。4.根据权利要求1所述的一种粉末床熔融增材制造铺粉模拟实验装置，其特征在于：Z轴升降机构包括底座、千分尺调节组件、高度调节部件，工作台的下侧设有空腔，底座的上侧设有支撑凸起，支撑凸起插接在空腔内与空腔滑动连接，支撑凸起的中部设有凹槽，高度调节部件设置在凹槽的中部通过销轴与凹槽连接，高度调节部件支撑凸起的一侧设有千分尺调节组件，千分尺调节组件的推杆延...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇凡，孙依，林鑫，
申请(专利权)人：西北工业大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：
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