一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法及装置，根据零件大小选择成型基板，并将成型基板上划分为落粉区域和铺粉区域；根据落粉区域的大小选用送粉滚轮；将装满粉末的储粉箱移动至落粉区域正上方；根据成型基板的大小设定铺粉挡板铺粉运动的起点和终点，铺粉挡板铺粉运动的起点和终点均为落粉区域外边沿位置；将送粉滚轮置于初始位置，设定送粉滚轮旋转圈数，进行单次铺粉实验；观察铺粉区域边沿外是否有连续多余粉末，若有，则记录送粉滚轮的旋转圈数，将旋转圈数作为送粉量参数，否则，增加送粉滚轮旋转圈数，至到铺粉区域边沿外有连续多余粉末为止；其目的是有效减少成型过程中粉末用量。过程中粉末用量。过程中粉末用量。

【技术实现步骤摘要】
一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法及装置


[0001]本专利技术属于粉末床增材制造领域，尤其涉及一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法及装置。

技术介绍

[0002]随着我国航空航天武器装备制造技术的迅猛发展，许多关键结构均大量采用复杂型腔构件，利用传统技术加工时制造周期长、制件成品率低，更甚者，某些复杂结构无法实现研制，因此无法满足飞行器的结构、性能和功能要求。
[0003]激光选区熔化是一种由数据驱动、逐层累加材料成型实体零件的先进制造技术，与传统的减材制造相比，该技术可成型轻量化、复杂结构和多材料梯度结构，工艺流程短、材料浪费少，且无需模具，支持个性化和定制化加工，已广泛应用于航空航天、生物医疗、汽车等领域。该技术是利用激光扫描预先铺设在成型区域的粉末，使之熔化沉积的多种物理场相互耦合、高度动态的复杂过程。
[0004]铺粉是激光扫描熔化粉末的基础，铺粉是指在成型缸基板上铺上一层薄薄的粉末，能量源会根据零件的切片图形在粉末层上进行特定区域熔化成型。选区熔化成型设备输送粉主要有“下供粉”和“上落粉”两种方式。两种方式都是将粉末输送到成型基板的一端，然后由刮粉挡板将粉末推送至整个基板平面。
[0005]目前两种方式铺粉时均是铺满整个成型基板，无法根据成型零件大小实时调整铺粉区域范围。对于大幅面成型系统在成型小尺寸零件时，只需在幅面内的局部区域内对粉末熔融成型，但由于当前铺粉装置只能对全幅面进行铺粉，因而造成了对粉末的需求量要远远大于实际零件需要。以成型面积1200mm*1200mm的大幅面成型平台为例，如要对全幅面成型舱室进行铺粉，成型高度为1200mm时，需要高温金粉末约为7吨左右。因而，当前的铺粉系统在大幅面平台成型小尺寸零件时会造成粉末需求量的非必要增大，限制了设备应用范围。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要针对以上问题，提出了一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法及装置，其目的是有效减少成型过程中粉末用量。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法，包括以下步骤：
[0008]根据零件大小选择成型基板，并将所述成型基板上划分落粉区域和铺粉区域；
[0009]根据所述落粉区域的大小选用出粉口在长度方向上等于或大于所述落粉区域长度或宽度方向上的送粉滚轮；
[0010]将装满粉末的储粉箱移动至所述落粉区域正上方；
[0011]根据所述成型基板的大小设定铺粉挡板铺粉运动的起点和终点，其中，所述铺粉挡板铺粉运动的起点和终点均为所述落粉区域外边沿位置；
[0012]设定所述送粉滚轮的旋转圈数，进行单次铺粉实验；
[0013]观察所述铺粉区域边沿外是否有连续多余粉末，若有，则记录所述送粉滚轮的旋转圈数，将所述旋转圈数作为送粉量参数，否则，增加所述送粉滚轮的旋转圈数，直到所述铺粉区域边沿外有连续多余粉末为止。
[0014]进一步地，在设定所述送粉滚轮的初始旋转圈数时，若初次铺粉实验便可观察到所述铺粉区域边沿外有连续多余粉末，根据所述连续多余粉末量的多少判断是否降低所述初始旋转圈数。
[0015]进一步地，所述送粉滚轮在每次完成设定的旋转圈数后，需要返回所述送粉滚轮的初始位置。
[0016]进一步地，记录所述成型基板的实时高度，判断铺粉挡板的位置，计算所述铺粉挡板对应的所述成型基板需上升的高度和所述成型基板需下降的高度；依据计算的高度控制相应的所述成型基板上升或下降。
[0017]进一步地，设定所述送粉滚轮的旋转圈数的方法包括：
[0018]根据所述铺粉区域大小计算与该铺粉区域大小适配的铺粉量；
[0019]根据所述铺粉量查找在一定旋转圈数范围内具有释放所述铺粉量的送粉滚轮，其中，该送粉滚轮为出粉口在长度方向上等于或大于该落粉区域长度或宽度；
[0020]根据所述获得的旋转圈数范围，设定在所述范围内所述送粉滚轮的旋转圈数，以所述送粉滚轮的旋转圈数作为进行成型加工中铺粉的送粉滚轮的旋转圈数。
[0021]为实现上述目的，本专利技术提供了一种激光选区熔化柔性区域铺粉装置，所述铺粉装置包括：
[0022]储粉箱，其具有用于存储待加工金属粉末的腔体和将所述腔体内的待加工金属粉末送出的出料口；
[0023]送粉滚轮，所述送粉滚轮可拆卸的安装在所述出料口上，且所述送粉滚轮上设置有长度可以调整的送粉部件；
[0024]驱动部件，其与所述送粉滚轮相连，用于驱动所述送粉滚轮旋转，以控制所述储粉箱的出粉量；
[0025]铺粉挡板，用于将从出粉口落出的粉末从区域内一端铺平至另外一端。
[0026]进一步地，所述送粉滚轮包括滚轮中心轴、安装在所述滚轮中心轴两端的阻粉软套以及设置在两阻粉软套之间的出粉部件。
[0027]进一步地，所述出粉部件包括多块在所述滚轮中心轴壁上设置的送粉隔板，其中，相邻两送粉隔板之间的区域为所述出粉口。
[0028]进一步地，所述铺粉装置还包括驱动所述储粉箱移动的第一运动传动机构、驱动所述铺粉挡板移动的第二运动传动机构。
[0029]进一步地，所述送粉隔板为四组，相邻两送粉隔板之间成90
°
垂直设置。
[0030]本专利技术的上述技术方案具有如下优点：
[0031]1、通过灵活调整落粉范围和铺粉机构运动区域，实现成型幅面内任意局部区域铺粉；
[0032]2、局部区域柔性铺粉可以有效降低大幅面激光选区熔化在成型小尺寸零件时的粉末需求量，并且通过采用小尺寸基板可以有效减少基板损耗，降低了加工成本，扩展了设
备应用范围；
[0033]3、可以根据铺粉区域大小测定所需铺粉量，通过送粉滚轮转动圈数标定送粉量大小，实现对任意区域的定量送粉。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例披露的一种划分铺粉区域与落粉区域结构示意图。
[0035]图2为本专利技术实施例披露的一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法成型流程图。
[0036]图3为本专利技术实施例披露的一种激光选区熔化柔性区域铺粉装置的结构示意图。
[0037]图4为本专利技术实施例披露的一种送粉滚轮的立体结构示意图。
[0038]图5为本专利技术实施例披露的一种送粉滚轮的侧视结构示意图。
[0039]图6为本专利技术实施例披露的一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法结构示意图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0041]本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法，其特征在于，包括以下步骤：根据零件大小选择成型基板，并在所述成型基板上划分落粉区域和铺粉区域；根据所述落粉区域的大小选用出粉口在长度方向上等于或大于所述落粉区域长度或宽度方向上的送粉滚轮；将装满粉末的储粉箱移动至所述落粉区域正上方；根据所述成型基板的大小设定铺粉挡板铺粉运动的起点和终点，其中，所述铺粉挡板铺粉运动的起点和终点均为所述落粉区域外边沿位置；设定所述送粉滚轮的旋转圈数，进行单次铺粉实验；观察所述铺粉区域边沿外是否有连续多余粉末，若有，则记录所述送粉滚轮的旋转圈数，将所述旋转圈数作为送粉量参数，否则，增加所述送粉滚轮的旋转圈数，直到所述铺粉区域边沿外有连续多余粉末为止。2.如权利要求1所述的一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法，其特征在于，在设定所述送粉滚轮的初始旋转圈数时，若初次铺粉实验便可观察到所述铺粉区域边沿外有连续多余粉末，根据所述连续多余粉末量的多少判断是否降低所述初始旋转圈数。3.如权利要求1所述的一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法，其特征在于，所述送粉滚轮在每次完成设定的旋转圈数后，需要返回所述送粉滚轮的初始位置。4.如权利要求1所述的一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法，其特征在于，记录所述成型基板的实时高度，判断铺粉挡板的位置，计算所述铺粉挡板对应的所述成型基板需上升的高度和所述成型基板需下降的高度；依据计算的高度控制相应的所述成型基板上升或下降。5.如权利要求1所述的一种激光选区熔化柔性区域铺粉方法，其特征在于，设定所述送粉滚轮的旋转圈数的方法包括：根据所述铺粉区域大小计算与该铺粉区域大...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢一思，李怀学，胡全栋，徐明，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：