一种能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备，该装置由中心位置的激光扫描平台、一侧分布的送粉平台、送粉平台外侧的粉末预热装置、平台上固定放置的激光探测器以及刮刀组成。粉末预热装置可以在装置工作前加热金属粉末，平台上的激光探测器可以实时监测装置工作过程中材料翘曲情况。本实用新型专利技术可以降低材料制备过程中的热梯度，进而降低冷却速率，降低材料因高冷却速率导致的高应力致裂趋势，并通过激光探测装置实时监测打印过程中的材料翘曲现象，方便及时停止翘曲严重样品的制备，可以有效避免因某一样品打印失败导致一批样品全部作废的情况，同时也有利于避免损伤刮刀，提高刮刀使用寿命，降低材料与设备损耗。损耗。损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备


[0001]本技术属于金属增材制造
，尤其涉及一种能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备。

技术介绍

[0002]选区激光熔化（SLM）工艺是金属材料增材制造的主流工艺之一，具有加工速度快、一体化成形、表面精度高等特点。该工艺原理简单，通过零件3D模型按层切片、进行逐层打印的方式最终获得形状复杂的零件。在增材制造过程开始前，为了去除金属粉末原材料中夹杂的水分子等可能影响到成形质量的杂质，需要将粉末放入烘干箱进行预热。待预热结束后，要将粉末倒入粉末供给仓。在增材制造过程中，材料的每一层成形均需要通过刮刀铺粉、激光选择性熔化工作平台区域、材料凝固成型这一流程完成，最终通过逐层累积，完成材料的一体化成形。
[0003]然而，部分高熔点材料如Ti、Nb、Mo、Cr等，在SLM打印过程中由于熔化区域材料与基板、熔化区域材料与未熔化区域粉末具有较高温度梯度，常常导致材料在冷却过程中产生极大的残余热应力，在材料内外形成开裂。针对熔化区域材料与基板之间的温度梯度问题，设备一般允许基板进行预热，以降低材料的残余热应力。但是由于粉末保持室温状态，熔化区域材料与未熔化粉末之间的温度梯度仍会保持较高水平，这将导致材料边缘的残余热应力过大，形成裂纹，严重影响材料成型质量。
[0004]同时，高熔点材料在SLM过程中，由于工艺参数设置不合理，常常出现材料边缘翘曲现象。考虑到一批材料的制备往往是不同参数的样品同时打印，当其中某个样品由于翘曲影响导致刮刀无法继续铺粉时，打印过程必须停止，这将导致一批材料全部作废。这既提高了材料成本，又降低了生产效率。

技术实现思路

[0005]本技术针对现有技术存在的问题，提供一种能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备，该设备能够实现粉末预热及材料翘曲的实时探测，从而能够大幅降低材料内部的缺陷含量，同时降低材料成本、高效生产复杂形状金属零件。
[0006]本技术具体通过以下技术方案来实现：
[0007]提供一种能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备，包括形成选区激光熔化设备主体的打印工作架及设置在所述打印工作架上方的工作平台；
[0008]所述打印工作架的内部空间分为样品成形区和粉末供给区，所述粉末供给区内部设置粉末预热装置，所述样品成形区内设置激光扫描平台，所述粉末供给区内设置送粉平台；所述激光扫描平台能够沿所述样品成形区内部上下移动，所述送粉平台能够沿所述粉末供给区内部上下移动。
[0009]作为本技术的进一步说明，所述粉末预热装置为中空薄壁结构，所述粉末预热装置嵌入所述粉末供给区内壁，所述送粉平台能够沿所述粉末预热装置内壁上下移动。
[0010]作为本技术的进一步说明，所述粉末预热装置内部由电阻丝和耐火砖环绕组成。
[0011]作为本技术的进一步说明，所述工作平台上方设置刮刀，所述刮刀装配在刮刀架上；所述刮刀能够沿所述工作平台移动实现铺粉操作。
[0012]作为本技术的进一步说明，所述工作平台上固定设置有激光探测器，所述激光探测器用于在打印过程中全程探测并记录所述刮刀的铺粉平整度，当所述刮刀与打印样品发生碰撞时，所述激光探测器将信号传输至监控器，所述监控器会控制报警器发出警报。
[0013]作为本技术的进一步说明，所述工作平台远离所述粉末供给区的一端设置落粉口。
[0014]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0015]本技术提供的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备，能够实现粉末预热与材料翘曲监控功能。相比传统打印设备，该装置可以大幅降低材料由熔化到冷却过程中的温度梯度，进而有效抑制高熔点、高硬度、高脆性、低延展性的材料因温度梯度过大产生的开裂现象。同时激光实时探测可以在打印过程中将一批样品中的某一个或某几个成形质量差的样品剔除出打印队伍，避免因部分成型质量差的翘曲样品导致刮刀的损坏与整批样品的报废。该装置可以有效提高材料的成型质量与生产效率，同时降低材料的成本与设备的损耗。
附图说明
[0016]图1是本技术提供的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备整体结构示意图。
[0017]图2是本技术提供的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备在加工样品时刮刀铺粉经过样品区域的示意图。
[0018]图3是本技术提供的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备在加工样品时刮刀铺粉经过样品区域内部剖视图。
[0019]图4是本技术提供的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备在加工样品时样品翘曲现象的示意图。
[0020]图5是本技术提供的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备的粉末预热装置结构示意图。
[0021]图6是本技术提供的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备的粉末预热装置内部结构图。
[0022]图7是本技术提供的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备的打印平台架及工作平台结构图。
[0023]图8是本技术提供的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备的打印平台架内部剖视图。
[0024]附图标记：
[0025]打印平台架1、激光扫描平台2、送粉平台3、样品成形区4、送粉供给区5、粉末预热装置6、落粉口7、刮刀架8、刮刀9、激光探测器10、工作平台11、打印样品12、电阻丝13、耐火砖14。
实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0027]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备，其特征在于，包括形成选区激光熔化设备主体的打印工作架（1）及设置在所述打印工作架（1）上方的工作平台（11）；所述打印工作架（1）的内部空间分为样品成形区（4）和粉末供给区（5），所述粉末供给区（5）内部设置粉末预热装置（6），所述样品成形区（4）内设置激光扫描平台（2），所述粉末供给区（5）内设置送粉平台（3）；所述激光扫描平台（2）能够沿所述样品成形区（4）内部上下移动，所述送粉平台（3）能够沿所述粉末供给区（5）内部上下移动。2.根据权利要求1所述的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备，其特征在于，所述粉末预热装置（6）为中空薄壁结构，所述粉末预热装置（6）嵌入所述粉末供给区（5）内壁，所述送粉平台（3）能够沿所述粉末预热装置（6）内壁上下移动。3.根据权利要求1所述的能够提升材料成型质量的选区激光熔化设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：万杰，陈彪，李康安，李金山，
申请(专利权)人：重庆三航新材料技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：