【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于合金加工领域，更具体地，涉及一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统及方法。
技术介绍
1、不可焊合金通常指合金中钛与铝含量总和超6％的镍基高温合金，由于这两种元素的含量高，此类合金拥有较好的抗热抗腐蚀性能，最高使用温度约为900℃，主要应用于工业燃气轮机涡轮工作叶片、导向叶片以及航空发动机涡轮零部件和耐蚀部件。但这种合金焊接性很差，传统工艺制造不可焊合金的方法有铸造、锻造及机加工，但这些工艺均存在加工困难、周期长和成本高等问题。而近年来出现的激光粉末床熔融技术凭借其仅需粉末材料与成形装备便可快速制造，直接实现如悬空、复杂内腔和型面等复杂薄壁型结构的高精度快速制造，为成形不可焊合金提供了新的方向。
2、然而激光粉末床熔融技术因其具有极高的温度的梯度(≥105k/cm)、极快的冷却速率(≥0.01m/s)和循环热作用等工艺特点，易在成形过程中于零件内部形成裂纹缺陷，由此对不可焊合金力学性能产生危害，严重制约了激光粉末床熔融成形不可焊合金热端部件的应用与发展。研究表明，激光粉末床熔融成形的不可焊合金中出现的多为凝固裂纹和液化裂纹，同属于热裂纹，合金凝固末期，因熔池遭受高能量密度热源带来的超常冶金后，零件内部热应力集中，进而容易导致开裂。
3、为减小热应力集中，目前通常采用对成形底部的基板进行预热的方式，但当成形零件达到一定高度后，成形面的实际温度与预热温度相差较大，无法保证成形面保持在预定温度，裂纹抑制效果明显降低，导致加工后的不可焊合金的质量较差。
技术实现思路<
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于对不可焊合金加工成形全过程进行温度检测和调控，旨在实现每一成形层在较高温度下完成激光粉末床熔融成形，解决成形过程中每一成形面的温度与预定温度相差较大的问题，达到减小热应力集中，抑制激光粉末床熔融不可焊合金中的裂纹产生。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统及方法。
3、本专利技术提供的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统采用如下的技术方案：
4、一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，包括开设有成形腔的机架主体，以及成形机构、高温加热单元和温度监测单元，所述成形机构、高温加热单元和温度监测单元均设置于机架主体上；所述成形机构包括成形基板、成形缸和驱动件，所述成形缸沿竖直方向固定安装于所述机架主体上且位于成形腔的下方，所述成形缸的顶部开设有与成形腔连通的开口，所述成形基板水平设置于所述成形缸内，所述驱动件驱动所述成形基板沿竖直方向运动；所述高温加热单元位于所述成形基板和所述驱动件之间；所述温度监测单元位于所述成形基板上方，所述温度监测单元与所述高温加热单元电性连接。
5、通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于设置高温加热单元和温度监测单元，能够对成形基板上的合金成形过程的温度变化进行监测，从而进行温度调节，保持成形面的成形温度，能够取得实现在预定高温下熔化并凝固不可焊合金，有效降低合金凝固速度，保证激光粉末床熔融时各成形层处于同一预定温度可降低合金熔化与凝固的温度梯度，显著降低合金内应力，能够有效对合金制造过程中宏观开裂和微观裂纹进行抑制。
6、作为进一步优选的，所述温度监测单元包括红外热成像仪和用于使所述高温加热单元调控温度的计算机模块，所述红外热成像仪固定连接于所述成形腔的内壁上且朝向所述成形基板，所述红外热成像仪和计算机模块之间电性连接。
7、通过采用上述技术方案，红外热成像仪实时监测记录每一成形面的温度数据，同时将数据传输至计算机模块，由计算机模块对成形层温度进行分析，从而实时调整加热温度。
8、作为进一步优选的，所述高温加热单元包括加热块和电热丝，所述电热丝设置于所述加热块的内部，所述电热丝与所述计算机模块电性连接，所述加热块位于所述成形基板和所述驱动件之间。
9、通过采用上述技术方案，计算机模块分析红外热成像仪的传递的数据后，控制电热丝的电流大小，从而实现温度的调节，通过加热块对热量进行传导，使热量散发均匀，保证成形基板上成形的合金的周侧温度均匀，提高传导效果。
10、作为进一步优选的，所述高温加热单元还包括隔热垫，所述隔热垫固定连接于所述加热块的底部，所述隔热垫的外周壁与所述成形缸的内壁贴合。
11、通过采用上述技术方案，隔热垫减少热量向下传导，一方面防止热量扩散影响驱动件的运动精度，另一方面保证加热块位置的高温，以提高合金粉末温度的传导效率。
12、作为进一步优选的，所述驱动件为油缸，所述油缸竖直设置且活塞杆与所述隔热垫固定连接，所述油缸通过驱动隔热垫和加热块运动带动成形基板运动，所述成形基板向下运动以使合金的成形面保持在同一水平面上。
13、通过采用上述技术方案，合金在加工成形过程中，油缸带动隔热垫、加热块和成形基板向下运动，使合金的成形面保持在同一水平面上，已成形的合金位于加热块移动前的高温位置，使得成形面的合金粉末能够快速升温至预定温度，同时成形面下方的合金凝固速度减慢，有效避免合金的热应力集中的问题。
14、作为进一步优选的，所述成形机构还包括成形刮刀和驱动电机，所述成形刮刀固定连接于所述驱动电机的输出端，所述驱动电机固定安装于所述机架主体上，所述驱动电机驱动所述成形刮刀在所述成形基板的上方往复运动以对合金成形面刮平。
15、通过采用上述技术方案，合金加工过程中，将合金粉末铺设于成形面后，通过驱动电机驱动成形刮刀运动，保证成形面的平整，且无需手动操作，安全性更好。
16、作为进一步优选的，所述成形机构还包括密封板，所述密封板固定连接于所述加热块的顶部，所述密封板的外壁设置有密封环，所述密封环的外周壁与所述成形缸的内壁贴合。
17、通过采用上述技术方案，通过密封板保证激光粉末床熔融装备的气密性，减少热量的扩散，设置密封环加强密封效果，且能够防止高温下因零件热胀而导致粉末床漏粉进入成形缸中。
18、作为进一步优选的，所述密封板的外周壁开设有环形定位槽，所述密封环嵌设于环形定位槽中。
19、通过采用上述技术方案，密封环设置于环形定位槽中，提高安装稳定性，使密封板在随加热块运动的同时，密封板与成形缸的内壁之间保持较好的密封性。
20、作为进一步优选的，所述成形机构还包括激光打印头，所述激光打印头固定连接于所述成形腔的内壁上且位于成形腔的上方，所述激光打印头朝向所述成形基板。
21、通过采用上述技术方案，通过激光打印头对合金粉末进行融化打印加工，激光打印头朝向成形基板进行聚焦，提高加工效率。
22、本专利技术还提供的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热方法采用如下的技术方案：
23、一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热方法，包括如下步骤：
24、步骤一：将合金粉末铺设于成形基板上；
25、步骤二：合金粉末在成形基板上加工成形，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，包括开设有成形腔(11)的机架主体(1)，以及成形机构(2)、高温加热单元(3)和温度监测单元(4)，所述成形机构(2)、高温加热单元(3)和温度监测单元(4)均设置于机架主体(1)上；
2.根据权利要求1所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述温度监测单元(4)包括红外热成像仪(41)和用于使所述高温加热单元(3)调控温度的计算机模块(42)，所述红外热成像仪(41)固定连接于所述成形腔(11)的内壁上且朝向所述成形基板(21)，所述红外热成像仪(41)和计算机模块(42)之间电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述高温加热单元(3)包括加热块(31)和电热丝(32)，所述电热丝(32)设置于所述加热块(31)的内部，所述电热丝(32)与所述计算机模块电性连接，所述加热块(31)位于所述成形基板(21)和所述驱动件(23)之间。
4.根据权利要求3所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征
5.根据权利要求4所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述驱动件(23)为油缸，所述油缸竖直设置且活塞杆与所述隔热垫(33)固定连接，所述油缸通过驱动隔热垫(33)和加热块(31)运动带动成形基板(21)运动，所述成形基板(21)向下运动以使合金的成形面保持在同一水平面上。
6.根据权利要求1所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述成形机构(2)还包括成形刮刀(24)和驱动电机(25)，所述成形刮刀(24)固定连接于所述驱动电机(25)的输出端，所述驱动电机(25)固定安装于所述机架主体(1)上，所述驱动电机(25)驱动所述成形刮刀(24)在所述成形基板(21)的上方往复运动以对合金成形面刮平。
7.根据权利要求1所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述成形机构(2)还包括密封板(26)，所述密封板(26)固定连接于所述加热块(31)的顶部，所述密封板(26)的外壁设置有密封环(27)，所述密封环(27)的外周壁与所述成形缸(22)的内壁贴合。
8.根据权利要求7所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述密封板(26)的外周壁开设有环形定位槽(261)，所述密封环(27)嵌设于环形定位槽(261)中。
9.根据权利要求1所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述成形机构(2)还包括激光打印头(28)，所述激光打印头(28)固定连接于所述成形腔(11)的内壁上且位于成形腔(11)的上方，所述激光打印头(28)朝向所述成形基板(21)。
10.一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热方法，采用如权利要求1-9任意一项所述的加热系统进行，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，包括开设有成形腔(11)的机架主体(1)，以及成形机构(2)、高温加热单元(3)和温度监测单元(4)，所述成形机构(2)、高温加热单元(3)和温度监测单元(4)均设置于机架主体(1)上；
2.根据权利要求1所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述温度监测单元(4)包括红外热成像仪(41)和用于使所述高温加热单元(3)调控温度的计算机模块(42)，所述红外热成像仪(41)固定连接于所述成形腔(11)的内壁上且朝向所述成形基板(21)，所述红外热成像仪(41)和计算机模块(42)之间电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述高温加热单元(3)包括加热块(31)和电热丝(32)，所述电热丝(32)设置于所述加热块(31)的内部，所述电热丝(32)与所述计算机模块电性连接，所述加热块(31)位于所述成形基板(21)和所述驱动件(23)之间。
4.根据权利要求3所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述高温加热单元(3)还包括隔热垫(33)，所述隔热垫(33)固定连接于所述加热块(31)的底部，所述隔热垫(33)的外周壁与所述成形缸(22)的内壁贴合。
5.根据权利要求4所述的一种用于不可焊合金的激光粉末床熔融加热系统，其特征在于，所述驱动件(23)为油缸，所述油缸竖直设置且活塞杆与所述隔热垫(33)固定连接，所述油缸通过驱动隔热垫(33)和加热块...
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