一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置和方法制造方法及图纸

技术编号：39944966 阅读：11 留言：0更新日期：2024-01-08 22:51

本发明专利技术属于激光增材制造技术领域，特别涉及一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：包括工作面板、自动铺网组件、刮粉装置；所述的工作面板包括成型箱、供粉箱、供网箱、支撑架；粉料通过供网箱和刮粉装置输送到成型箱；所述的自动铺网组件包括导轨、横向滑块、纵向滑块、滑竿、驱动装置；金属网通过供网箱和自动铺网组件输送到成型箱内部。所述自动铺网组件的横向滑块与滑竿固定连接、驱动装置驱动着滑竿和横向滑块在导轨上横向移动、纵向滑块在内部电机的控制下在横向滑块中间上下移动。纵向滑块底部粘有双面胶带，通过调整横向滑块的位置和纵向滑块的高度将供网箱内的金属网黏在纵向滑块底部，然后输送到成型箱中。横向滑块的底部四周为凸起结构，当粘有金属网纵向滑块向上移动时，横向滑块的凸起结构使金属网脱离纵向滑块并落在成型箱中。本发明专利技术用于激光增材制造领域,通过一种自动铺网装置,在激光增材制造过程中往沉积层间隔插入高性能的金属网格来提高零件的力学性能，以获得性能优良的铝合金成形件。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光增材制造领域，尤其涉及一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置和方法。

技术介绍

0、技术背景

1、增材制造技术又被称为“3d打印”、“快速成型”，是根据零件的三维模型，基于离散、堆积原理采用材料逐层累加的方法来制造实体零件。在金属增材制造领域，快速成型技术采用的热源主要分为激光、电子束和电弧。其中激光增材制造成型流程短，成形精度较高，但是激光增材制造铝合金会出现所成形的金属件疲劳性能、拉伸强度、抗弯抗剪性能等力学性能较差等问题。

2、对此，有学者提出了于激光增材制造过程中对增材构件冷却过程中，对材料凝固及相变过程进行控制，用以改善激光增材制造构件微观组织结构，提高增材制造构件力学性能。在现有的相关研究中，对于提高激光增材成形件力学性能方面中国专利cn114083290a提出的辅以随动冲压技术的激光增材制造构件微观结构控制装置将热处理工艺过程嵌入激光增材制造构件制备过程中,充分利用构件热加工后剩余温度及工艺间隙,通过局部温控、局部冲击对结构凝固及相变过程进行控制。增材构件局部经历了短时间内的快速热处理与机械处理,改善了制备的激光增材制造构件微观组织结构,提高了制备件的力学性能。但是冲击压力易导致已成型部分发生变形或破损,会在不同程度上影响到后续成型部分的成形效果。对此提出一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置和方法，通过在增材制造过程中在沉积层间隔插入高性能的金属网格，不会使已成形部分发生变形也可以获得性能优良的成形件。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题,本专利技术提供了一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置和方法,主要满足不同需求下的激光增材制造.

2、本专利技术采用的技术方案是：

3、一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：包括工作面板(4)、自动铺网组件(6)、刮粉装置(2)；所述的工作面板包括成型箱(1)、供粉箱(3)、供网箱(8)、支撑架(5)；粉料通过供网箱(3)和刮粉装置(2) 输送到成型箱(1)；所述的自动铺网组件包括导轨(9)、横向滑块(6-2)、纵向滑块(6-1)、滑竿(6-3)、驱动装置(7)；金属网通过供网箱(8)和自动铺网组件(6)输送到成型箱(1)内部。

4、根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：所述自动铺网组件(6)的横向滑块(6-2)与滑竿(6-3)固定连接、驱动装置(7)驱动着滑竿(6-3)和横向滑块(6-2)在导轨(9)上横向移动、纵向滑块(6-1)在内部电机的控制下在横向滑块(6-2)中间上下移动。

5、根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：纵向滑块(6-1)底部涂有黏性物质，通过调整横向滑块(6-2)的位置和纵向滑块(6-1)的高度将供网箱内的金属网黏在横向滑块(6-1)底部，然后输送到成型箱(1)中。

6、根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：横向滑块(6-2)的底部四周为凸起结构，当粘有金属网纵向滑块 (6-1)向上移动时，横向滑块(6-2)的凸起结构使金属网脱落在成型箱(1) 中。

7、根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：所述的金属网为不锈钢或其他高强度金属网,且其厚度小于单层沉积高度、所述的粉料为铝合金粉末。

8、根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：所述成型箱(1)内惰性气体作为保护气体。

9、根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：增材制造方式包括sls及slm。

10、根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：所述纵向滑块(6-1)为u字型，其底部有两处黏性物质，横向滑块(6-2)在两处黏性区的中间和两侧同时给与金属网压力，以抵消金属网在脱离黏性物质时由于弯曲而产生的应力，使金属网平稳地落在成型箱(1)中。

11、根据权利要求1-8任一所述所述装置进行的一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

12、步骤一：将厚度、大小合适且平整的金属网装在供网箱(8)中，将金属粉末填充在供粉箱(3)中，并调整箱体内的平台高度至合适位置；

13、步骤二：移动横向滑块(6-2)至金属网上方，将纵向滑块下移使最上层的金属网粘在纵向滑块(6-1)底部，抬升纵向滑块(6-1)并移动横向滑块(6-2)至成型箱(1)上方，继续抬升纵向滑块(6-1)用横向滑块(6-2)的凸起部分将金属网脱离并落在成型箱(1)中；

14、步骤三：启动刮粉装置(2)将供粉箱中金属粉末铺在成型箱(1)中并覆盖金属网进行单层沉积；

15、步骤四：降低成型箱(1)的平台高度，重复步骤三循环沉积数层；

16、步骤五：沉积至一定高度时再次重复步骤二在成型件中插入金属网，循环沉积最终得到完整的构件。

17、本专利技术的有益效果：

18、(1)相较于现有专利技术，本专利技术在增材制造的过程中插入金属网格,能在不使已成形部分发生变形的条件下有效的增强构件的力学性能。

19、(2)相较于现有专利技术，本专利技术可以通过调节插入金属网格的频率和金属网格的尺寸及材料来调节成形件的力学性能，提高成形质量。

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【技术保护点】

1.一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：包括工作面板(4)、自动铺网组件(6)、刮粉装置(2)；所述的工作面板包括成型箱(1)、供粉箱(3)、供网箱(8)、支撑架(5)；粉料通过供粉箱(3)和刮粉装置(2)输送到成型箱(1)；所述的自动铺网组件包括导轨(9)、横向滑块(6-2)、纵向滑块(6-1)、滑竿(6-3)、驱动装置(7)；金属网通过供网箱(8)和自动铺网组件(6)输送到成型箱(1)内部。

2.根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：所述自动铺网组件(6)的横向滑块(6-2)与滑竿(6-3)固定连接、驱动装置(7)驱动着滑竿(6-3)和横向滑块(6-2)在导轨(9)上横向移动、纵向滑块(6-1)在内部电机的控制下在横向滑块(6-2)中间上下移动。

3.根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：纵向滑块(6-1)底部涂有粘有双面胶带，通过调整横向滑块(6-2)的位置和纵向滑块(6-1)的高度将供网箱内的金属网黏在横向滑块(6-1)底部，然后输送到成型箱(1)中。

4.根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：横向滑块(6-2)的底部四周为凸起结构，当粘有金属网纵向滑块(6-1)向上移动时，由于金属网的面积大于纵向滑块底部面积,横向滑块(6-2)的凸起结构会使金属网脱离胶带并落在成型箱(1)中。

5.根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：所述的金属网为不锈钢,且其厚度小于单层沉积高度、所述的粉料为铝合金粉末。

6.根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：所述成型箱(1)内惰性气体作为保护气体。

7.根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：增材制造方式包括SLS及SLM。

8.根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装置，其特征在于：所述纵向滑块(6-1)为U字型，其底部有两处粘有双面胶带作为黏性区，横向滑块(6-2)在两处黏性区的中间和两侧同时给与金属网压力，以抵消金属网在脱离黏性区时由于弯曲而产生的应力，使金属网平稳地落在成型箱(1)中。

9.根据权利要求1-8任一所述所述装置进行的一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

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【技术特征摘要】

4.根据权利要求1所述一种提高铝合金粉末激光增材制造力学性能的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锦文，栗博，李长友，余剑飞，刘恋，欧艳，肖逸锋，吴靓，张明华，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：

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