CN112207290A - 一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，包括支撑部和供粉部；支撑部包括两个平行且间隔设置的支撑梁；供粉部包括连接梁、刮刀组件、螺杆挤出机构、吸粉组件第一驱动组件和第二驱动组件，连接梁两端分别与两个支撑梁相连；刮刀组件设置在连接梁的底部，连接梁与第一驱动组件相连，刮刀组件在第一驱动组件的带动下沿支撑梁往复移动；螺杆挤出机构、吸粉组件和第二驱动组件均设置在连接梁上，吸粉组件和螺杆挤出机构在第二驱动组件的带动下一同沿连接梁往复移动；刮刀组件和螺杆挤出机构中存储着两种不同的粉末材料。优点是：通过螺杆挤出粉末和刮刀铺送粉末相结合的方式，实现在制造中铺送两种不同粉末的目的。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置。
背景技术
粉末激光增材制造(3D打印)技术具有成形材料多样化、用途广泛、成形过程简单、材料利用率高等优点，特别是不受零部件形状复杂程度的限制，突破了传统加工中的金属成形(如锻、冲、拉伸、铸、注塑加工)和切削成形的工艺方法，可以在没有工装夹具或模具的条件下，迅速制造出形状复杂又具有一定功能的三维实体模型或零部件。高分子、陶瓷、金属、覆膜砂、生物材料等以及它们的复合粉末等均可作为其成形材料，是最具发展前景的增材制造成形技术之一，属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中“数字化和智能化设计制造”优先主题领域，也是先进的绿色制造技术之一。
金属增材制造(3D打印)技术是从20世纪90年代发展起来的一项先进制造技术，该技术依据“增材”的制造原理，对CAD模型进行切片分层处理，数控系统控制工作台按照分层软件给定的路径进行扫描，通过大功率激光融化金属粉末并层层叠加，能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。按照金属粉末的添置方式，金属3D打印主要包括两种工艺技术：采用铺粉方法的激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术和采用同轴送粉方法的激光净成形(Laser Engineered Net Shaping,LENS)技术；在诸多3D打印技术当中，选择性激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)粉末增材制造成形技术能够成形多种金属材料，特别是难加工金属零部件，而且成形精度较高，零件结构复杂度高，所需供电设施简单，耗能低，所用原材料为粉末。该技术采用精细聚焦光斑快速熔化预置的金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件，致密度可达到近乎100％，尺寸精度可达20-50um，表面粗糙度达20-30um，是一种极具发展前景的增材制造技术，在航空航天、医疗、汽车、模具等领域具有广泛应用前景。本项目即采用该种3D打印方式直接成形高精度高性能航空航天复杂结构件。
但是当前选区激光熔化工艺(SLM)每次零件制造中只能成形一种粉末、铺送一种粉末，在成形零件之前，根据零件的材料种类选用相应的粉末材料进行添加到设备的送粉缸体或储粉槽中进行激光熔化成形。单一材料激光熔化成形后，其零件的性能和功能只能实现单一特性，这对于需求多种功能组合的零件制造需求却无法满足。
由于多材料嵌套结构零件可发挥各自材料的优势，组合形成复合性能特点、复合功能特点的结构件或功能件，比如用于共形天线、高温超高温燃烧室的制造等。共形天线功能要求外层为磁屏蔽材料、内层为天线安装结构层，传统制造方法为铆接或粘接，受限于连接工艺，其结构比较简单，无法实现复杂结构制造。超高温燃烧室功能要求为外层为高温合金层用于做结构承载、内层为陶瓷/C-C材料用于做热防护功能，传统制造方法为软骨架人工安装法，受限于安装工艺，其两种材料连接有较大的空隙和较大的几何误差，使用过程也出现非均匀燃烧等。
为了实现整体复杂结构使用多种(两种)材料增材制造，利用选区激光熔化增材工艺将零件结构内按多种材料进行成形，发挥不同材料的优势，形成为一个整体的有多种材料结构的零件。目前，国内外研究多材料增材制造有一定的相关报告，但主要集中在两点：一是基于FDM工艺的丝材非金属多材料增材制造；另外一种是基于层间换粉的金属多材料增材制造。这两种多材料工艺，前一种只能实现非金属材料，后一种只能实现每层一种材料，两种方式都无法实现多材料嵌套增材制造。因此多材料高性能结构件的增材制造需求非常迫切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，包括支撑部和供粉部；所述支撑部包括两个平行且间隔设置的支撑梁；所述供粉部包括连接梁、刮刀组件、螺杆挤出机构、吸粉组件第一驱动组件和第二驱动组件，所述连接梁垂直于所述支撑梁，且其两端分别与两个支撑梁相连；所述刮刀组件设置在所述连接梁的底部，所述连接梁与所述第一驱动组件相连，所述刮刀组件在所述第一驱动组件的带动下随所述连接梁沿所述支撑梁的长度方向往复移动；所述螺杆挤出机构、所述吸粉组件和所述第二驱动组件均设置在所述连接梁上，所述吸粉组件与所述螺杆挤出机构相连，所述螺杆挤出机构与所述第二驱动组件相连，所述吸粉组件和所述螺杆挤出机构在所述第二驱动组件的带动下一同沿所述连接梁的长度方向往复移动；所述刮刀组件和所述螺杆挤出机构中存储着两种不同的粉末材料。
优选的，所述支撑梁包括导轨梁和两个间隔设置的支撑座，所述导轨梁的两端分别于两个支撑座固定连接，所述导轨梁上设置有沿其长度方向延伸的第一导轨；所述连接梁的两端分别设置有与两个导轨梁上的第一导轨对应配合连接的第一滑块；所述第一驱动组件包括驱动电机、驱动轴、主动带轮、从动带轮和传送带；属于同一个支撑梁的两个支撑座上分别设置有一个主动带轮和一个从动带轮，所述主动带轮和所述从动带轮上绕设有传送带，所述连接梁的两端分别与两条传送带固定连接，两个主动带轮均固定设置在所述驱动轴上，所述驱动轴与所述驱动电机相连，所述驱动电机带动主动带轮转动，进而通过传送带带动连接梁沿所述第一导轨往复移动。
优选的，所述导轨梁的上表面沿其长度方向设置有导槽，所述第一导轨安装在所述导槽内，且所述第一导轨的顶部伸出所述导槽；所述连接梁的两端分别经一U形垫块与第一滑块连接；所述垫块固定在所述第一滑块的上方，令所述垫块与所述第一滑块之间形成通道，所述传动带位于下方的部分穿过所述通道，所述垫块的顶部设置有压块，所述压块将所述传送带位于上方的部分与所述垫块固定连接。
优选的，所述刮刀组件包括立板、安装座、刮刀、固定梁和粉末缸；所述连接梁的下表面沿其长度方向间隔设置有两个竖直向下延伸的立板，所述固定梁的两端分别与两个立板的延伸端固定连接，所述安装座设置在所述固定梁的下表面，所述安装座的下表面设置有平行于所述固定梁的安装槽，所述刮刀安装在所述安装槽内，且所述刮刀的下端伸出所述安装槽；所述粉末缸的出口位于刮刀移动的区域内；所述粉末缸中存储第一种粉末材料。
优选的，所述连接梁的上表面设置有沿其长度方向延伸的第二导轨；所述螺杆挤出机构包括丝杠、螺母、吊放块、丝杠电机和挤出组件，所述丝杠电机与所述丝杠相连，所述丝杠平行于所述第二导轨设置在所述连接梁上，所述螺母啮合在所述丝杠上，所述吊放块与所述螺母固定连接，所述吊放块向下延伸，所述挤出组件设置在所述吊放块的延伸端；所述吊放块上设置有第二滑块，所述第二滑块与第二导轨对应配合连接。
优选的，所述挤出组件包括挤出电机、挤出螺杆和粉末料仓；所述挤出螺杆竖直向下延伸，所述粉末料仓设置在所述挤出螺杆的下方，所述挤出螺杆的上端与所述挤出电机相连，所述基础螺杆的下端伸入所述粉末料仓中，所述粉末料仓底部设置有与外界连通的喷粉嘴；所述粉末料仓中存储第二种粉末材料。
优选的，所述吊放块上设置有U形避让槽，所述连接梁穿过所述避让槽，所述吊放块的下端连接有竖直向下延伸的固定板，所述固定板的一侧设置有连接座，所述挤出电机设置在所述连接座上，所述粉末料仓与所述连接座固定连接。
优选的，所述挤出组件还包括过渡仓和补料仓，所述过渡仓连接在所述粉末料仓的顶部，所述过渡仓与所述补料仓的底部连通，所述补料仓位于所述过渡仓的上方，所述补料仓通过重力作用将其内部的粉末输送给过渡仓；所述补粉仓与所述连接座相对设置在所述固定板的另一侧。
优选的，吸粉组件包括负压气管、吸粉嘴和吸尘器，所述负压气管的一端与所述吸粉嘴相连，另一端与所述吸尘器相连，所述吸粉嘴与所述喷粉嘴并列设置在同一水平面上；所述粉末料仓底部设置有卡槽块，所述卡槽块上设置有两个并列的卡槽，所述喷粉嘴和所述吸粉嘴分别对应伸出相应的卡槽固定在卡槽块上，所述刮刀的底端处于所述喷粉嘴和所述吸粉嘴的下方。
本发明的有益效果是：通过螺杆挤出粉末和刮刀铺送粉末相结合的方式，实现在制造中铺送两种不同粉末的目的。螺杆可旋转挤压粉末，整个过程没有气压，不会对铺设好的第一种粉末的平面造成破坏；在送粉之前，采用吸尘器吸出需要交换的第一种粉末，并铺设第二种粉末，通过区域吸粉功能实现不同区域不同材料的铺设。
附图说明
图1是本发明实施例中供粉装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中连接梁实现Y轴移动的结构示意图；
图3是本发明实施例中供粉装置另一个视角的结构示意图；
图4是本发明实施例中驱动电机和驱动轴的连接示意图；
图5是本发明实施例中刮刀组件的结构示意图；
图6是本发明实施例中螺杆挤出机构的结构示意图；
图7是本发明实施例中挤出组件的结构示意图；
图8是是本发明实施例中喷嘴、吸嘴和刮刀的位置关系示意图；
图9是本发明实施例中吸嘴吸粉轨迹示意图；
图10是本发明实施例中喷嘴挤粉轨迹示意图。
图中：1、底板；2、支撑座；3、导轨梁；4、连接梁；5、第一导轨；6、第一滑块；7、导槽；8、垫块；9、压块；10、主动带轮；11、从动带轮；12、驱动轴；13、传送带；14、吊放块；15、避让槽；16、丝杠；17、立板；18、固定梁；19、固定板；20、第二导轨；21、第二滑块；22、安装座；23、安装槽；24、刮刀；25、推动块；26、螺母；27、挤出电机；28、挤出螺杆；29、粉末料仓；30、补粉仓；31、喷嘴；32、吸嘴；33、卡槽块；34、挡板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图10所示，本实施例中，提供了一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，包括支撑部和供粉部；所述支撑部包括两个平行且间隔设置的支撑梁；所述供粉部包括连接梁4、刮刀组件、螺杆挤出机构、吸粉组件第一驱动组件和第二驱动组件，所述连接梁4垂直于所述支撑梁，且其两端分别与两个支撑梁相连；所述刮刀组件设置在所述连接梁4的底部，所述连接梁4与所述第一驱动组件相连，所述刮刀组件在所述第一驱动组件的带动下随所述连接梁4沿所述支撑梁的长度方向往复移动；所述螺杆挤出机构、所述吸粉组件和所述第二驱动组件均设置在所述连接梁4上，所述吸粉组件与所述螺杆挤出机构相连，所述螺杆挤出机构与所述第二驱动组件相连，所述吸粉组件和所述螺杆挤出机构在所述第二驱动组件的带动下一同沿所述连接梁4的长度方向往复移动；所述刮刀组件和所述螺杆挤出机构中存储着两种不同的粉末材料。
本实施例中，所述支撑梁包括导轨梁3和两个间隔设置的支撑座2，所述导轨梁3的两端分别于两个支撑座2固定连接，所述导轨梁3上设置有沿其长度方向延伸的第一导轨5；所述连接梁4的两端分别设置有与两个导轨梁3上的第一导轨5对应配合连接的第一滑块6；所述第一驱动组件包括驱动电机、驱动轴12、主动带轮10、从动带轮11和传送带13；属于同一个支撑梁的两个支撑座2上分别设置有一个主动带轮10和一个从动带轮11，所述主动带轮10和所述从动带轮11上绕设有传送带13，所述连接梁4的两端分别与两条传送带13固定连接，两个主动带轮10均固定设置在所述驱动轴12上，所述驱动轴12与所述驱动电机相连，所述驱动电机带动主动带轮10转动，进而通过传送带13带动连接梁4沿所述第一导轨5往复移动。
如图1至图4所示，所述支撑部还包括用于安装其他所有组件的一个基础性的底板1，所述底板1上设置有矩形的镂空区域，这个镂空区域就是用于刮粉和喷粉的工作区域，镂空区域相对的两侧分别设置有一个支撑梁，每个支撑梁都包括两个支撑座2，所述支撑座2呈十字形以保证其刚度。各个支撑座2的高度相同。位于同一侧的支撑座2上固定有一个导轨梁3，导轨梁3的延伸方向与刮刀组件的刮涂方向相同。
所述导轨梁3的上表面沿其长度方向设置有导槽7，所述第一导轨5安装在所述导槽7内，且所述第一导轨5的顶部伸出所述导槽7；所述连接梁4的两端分别经一U形垫块8与第一滑块6相连；所述垫块8固定在所述第一滑块6的上方，令所述垫块8与所述第一滑块6之间形成通道，所述传动带位于下方的部分穿过所述通道，所述垫块8的顶部设置有压块9，所述压块9将所述传送带13位于上方的部分与所述垫块8固定连接。
两个导轨梁3上的第一导轨5相互平行，且两者位于同一个高度，确保左右两侧第一导轨5的移动处于同一个直线度，以保证连接梁4上的两个第一滑块6同高度滑动，避免连接梁4倾斜，影响铺粉和挤粉效果。
连接同一个连接梁4的两个支撑座2上，一个支撑座2上设置主动带轮10，一个支撑座2上设置从动带轮11，并在主动带轮10和从动带轮11上绕设传送带13；在平行于连接梁4的方向上位于同侧的两个支撑梁上都设置主动带轮10或者都设置从动带轮11，从而保证在平行于连接梁4的方向上的两个主动带轮10位于同一侧，两个从动带轮11也位于同一侧，这样能够保证两个主动带轮10都安装在驱动轴12上，通过驱动电机带动驱动轴12正反转进而实现带动两条传送带13转动，驱动连接梁4沿第一导轨5往复移动。
具体实施的时候，支撑座2上设置有安装主动带轮10或从动带轮11的支架，安装主动带轮10的支架上设置有轴承，驱动轴12通过轴承安装在两个支架上，主动带轮10安装在驱动轴12的两端，实现两者的同步转动；安装从动带轮11的支架上设置有轴承和从动轴，各从动轴都通过轴承安装在各自相应的支架上，每个从动轴上安装有一个从动带轮11，两个主动带轮10在驱动轴12的转动下发生转动，进而驱动传送带13带动从动带轮11转动，从而实现驱动连接梁4移动的目的。两个传送带13的传送方向一致、传送速度、所处高度一致，从而保证连接梁4在移动的过程中始终保持垂直第一导轨5；且始终在水平面上移动，不会发生倾斜。驱动电机可以直接连接驱动轴12，带动驱动轴12转动，或者，驱动电机也可以通过同步带驱动同步带轮进而带动驱动轴12的转动；在驱动轴12上设置第一同步带轮，在驱动电机的输出轴上设置第二同步带轮，在第一同步带轮和第二同步带轮上套设同步带，进而实现驱动轴12的转动。
传送带13能够顺利穿过垫块8与第一滑块6之间形成的通道，垫块8的设置能够保证传送带13在运动的过程中不会受到阻挡。压块9将两个传送带13的上部分别固定在两个垫块8上，进而实现传送带13带动垫块8，进而带动第一滑块6沿第一导轨5往复移动。
本实施例中，所述刮刀组件包括立板17、安装座22、刮刀24、固定梁18和粉末缸；所述连接梁4的下表面沿其长度方向间隔设置有两个竖直向下延伸的立板17，所述固定梁18的两端分别与两个立板17的延伸端固定连接，所述安装座22设置在所述固定梁18的下表面，所述安装座22的下表面设置有平行于所述固定梁18的安装槽23，所述刮刀24安装在所述安装槽23内，且所述刮刀24的下端伸出所述安装槽23；所述粉末缸的出口位于刮刀24移动的区域内；所述粉末缸中存储第一种粉末材料。
如图4所示，底板1上设置有两个相互平行且竖直向上延伸的H形挡板34，两个挡板34分别平行于两个支撑梁位于两个支撑梁之间。两个挡板34分别处于镂空区域的相对两侧，两个立板17分别处于位于同侧的支撑梁与挡板34之间。支撑座2与挡板34之间固定连接，挡板34的设置不仅能够保证支撑座2设置的直线度还能够提升支撑座2的支撑力。
刮刀24是将粉末缸里的粉末由后往前推送过来的，所以刮刀24的安装位置尽量贴近工作区域。因此在连接梁4的下表面，安装有两块向下延伸的立板17，两个立板17高度一致，立板17的延伸端再安装有连接两个立板17的平行于连接梁4的固定梁18，在固定梁18的下表面设置安装座22，刮刀24即可安装在安装座22内。安装座22处于水平安装，连接梁4沿Y轴移动时，则相应的带动安装座22进行运动，则此可实现刮刀24将后面粉末缸的粉末顺畅的推送到工作区域里，实现第一种粉末材料的推送。固定梁18的设置能够限制两个立板17的相对位置，避免两者之间的位置发生偏差，从而影响刮刀24的铺粉效果。
如图5和图6所示，本实施例中，所述连接梁4的上表面设置有沿其长度方向延伸的第二导轨20；所述螺杆挤出机构包括丝杠16、螺母26、吊放块14、丝杠电机和挤出组件，所述丝杠电机与所述丝杠16相连，所述丝杠16平行于所述第二导轨20设置在所述连接梁4上，所述螺母26啮合在所述丝杠16上，所述吊放块14与所述螺母26固定连接，所述吊放块14向下延伸，所述挤出组件设置在所述吊放块14的延伸端；所述吊放块14上设置有第二滑块21，所述第二滑块21与所述第二导轨20配合，令所述吊放块14沿所述导轨往复滑动。同样的，连接梁4上可以设置安装第二导轨20的导槽7，可以将第二导轨20安装在导槽7内，再将第二滑块21与第二导轨20配合连接；当丝杠16在丝杠电机的带动下发生转动时，螺母26在丝杠16上滑动，进而带动第二滑块21沿第二导轨20移动，实现吊放块14的移动。
所述挤出组件包括挤出电机27、挤出螺杆28和粉末料仓29；所述挤出螺杆28竖直向下延伸，所述粉末料仓29设置在所述挤出螺杆28的下方，所述挤出螺杆28的上端与所述挤出电机27相连，所述基础螺杆的下端伸入所述粉末料仓29中，所述粉末料仓29底部设置有与外界连通的喷粉嘴；所述粉末料仓29中存储第二种粉末材料。
所述吊放块14上设置有U形避让槽15，所述连接梁4穿过所述避让槽15，所述吊放块14的下端连接有竖直向下延伸的固定板19，所述固定板19的一侧设置有连接座，所述挤出电机27设置在所述连接座上，所述粉末料仓29与所述连接座固定连接。
第二滑块21安装在避让槽15内，可以在吊放块14上安装推动块25，并将螺母26固定在推动块25上，进而更好的实现丝杠16转动驱动吊放块14的移动。吊放块14的移动进而带动挤出组件的往复移动，实现第二种粉末材料的挤出。
如图7和图8所示，所述挤出组件还包括过渡仓和补料仓，所述过渡仓连接在所述粉末料仓29的顶部，所述过渡仓与所述补料仓的底部连通，所述补料仓位于所述过渡仓的上方，所述补料仓通过重力作用将其内部的粉末输送给过渡仓；所述补粉仓30与所述连接座相对设置在所述固定板19的另一侧。
挤出组件沿第二导轨20的延伸方向移动，也就是沿X轴移动；挤出组件能够实现第二种粉末材料(金属粉末)的挤出。具体工作过程为，挤出电机27带动挤出螺杆28转动，挤出螺杆28与粉末料仓29内壁之间的间隙预留在0.1以内；粉末料仓29的喉部开设有过渡仓，过渡仓接受补粉仓30输送过来的第二种粉末，实现补粉仓30内的粉末材料自由流动到粉末料仓29内，挤出螺杆28在挤出电机27的带动下旋转，由于挤出螺杆28表面的螺旋流道能够实现挤压作用，将粉末料仓29的粉末逐渐挤压到喷嘴31处，喷嘴31上开设有直径0.2mm小口，被挤出的粉末可沿此小口喷出，在喷出粉仓的粉末同时，补粉仓30的粉末在重力作用下流动到粉末料仓29中不断补充粉末。这样通过不断的挤出-补充-挤出，则可实现第二种粉末材料的挤出。需要说明的是，补粉仓30和粉末料仓29中都装载了第二种粉末材料，与粉末缸中的第一种粉末材料不一致，从而实现刮刀24铺粉和螺杆挤出粉末的两种粉末材料铺设的功能。
本实施例中，吸粉组件包括负压气管、吸粉嘴和吸尘器，所述负压气管的一端与所述吸粉嘴相连，另一端与所述吸尘器相连，所述吸粉嘴与所述喷粉嘴并列设置在同一水平面上。
在多材料打印制造过程中，若要在当前加工平面上通过螺杆挤出来铺送粉末之前，必须先通过粉末吸粉组件将要挤出粉末的区域内原始存在的粉末吸出，当吸出原始存在的粉末后则会空出欲挤出粉末的区域，这样才能实现挤出的粉末恰好铺送在此区域中；否则挤出的粉末会高于当前层面，这样当刮刀24回位过程中会推走这些挤出的粉末从而破坏挤出粉末区域，无法实现多材料铺送的目的。因此需要通过吸嘴32将原始存在的粉末吸走，通过负压气管被吸尘器吸走。
所述粉末料仓29底部设置有卡槽块33，所述卡槽块33上设置有两个并列的卡槽，所述喷粉嘴和所述吸粉嘴分别对应伸出相应的卡槽固定在卡槽块33上，所述刮刀24的底端处于所述喷粉嘴和所述吸粉嘴的下方。喷嘴31和吸嘴32通过一个卡槽块33固定在一个平面上，当工作时，将负压气管和外部吸尘器连接，然后通过连接梁4的移动挤出组件移动(此时挤出电机27不工作)，这样一边移动吸尘器一边吸出粉末，则可实现区域的吸粉功能。
本实施例中，根据多材料成形工艺要求，在打印过程中每层零件截面形状可通过程序设定为不同区域具有不同材料属性，如图9所示，矩形截面，可设定左半侧为铝合金材料，右半侧为不锈钢材料；或者圆形截面，外圈设定为钛合金材料，内圈设定为不锈钢材料。当设定每层截面形状的区域材料属性后，通过计算机程序将材料特性区域计算出所需要分别铺送和挤出的区域，再通过铺送A粉末和挤出B粉末实现不同区域不同材料。比如先通过刮刀24铺送一层铝合金材料，然后通过吸粉组件，吸出矩形截面的右侧区域，获得矩形一半面积的空位。再通过计算机控制吊放块14的X轴移动和Y轴移动，电机带动挤出组件的X、Y方向移动，通过往返Z字形路线的移动，在移动的同时打开挤出电机27，则可实现喷嘴31边移动边挤出不锈钢粉末，从而实现矩形右侧不锈钢粉末的挤出。当半侧矩形区域运动完后，再通过刮刀24回位平整所挤出的粉末区域，从而达到矩形各一半的材料铺送功能。所需要说明的是其吸粉的运动轨迹路线也与挤出粉末的轨迹路线一致，以达到吸粉和挤出粉末区域重合的目的。
如图10所示，挤出组件可在吊放块14的带动下实现Y轴移动和X轴方向移动，其移动轨迹如A图所示实现Z字形往返移动，或者如B图所示实现回字形移动，从而实现特定区域的挤出粉末。需要说明的是，当程序设定为非规则图形的粉末特性要求时，挤出组件的运动轨迹也需要做相应调整，根据图形的轮廓区域进行有选择性的挤出，从而达到按图形区域要求的挤出方式，如C图所示的区域则为一圆环轮廓，则其运动轨迹都应包含在此圆环区域内部。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本发明提供了一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，通过螺杆挤出粉末和刮刀铺送粉末相结合的方式，实现在制造中铺送两种不同粉末的目的。螺杆可旋转挤压粉末，整个过程没有气压，不会对铺设好的第一种粉末的平面造成破坏；在送粉之前，采用吸尘器吸出需要交换的第一种粉末，并铺设第二种粉末，通过区域吸粉功能实现不同区域不同材料的铺设。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：包括支撑部和供粉部；所述支撑部包括两个平行且间隔设置的支撑梁；所述供粉部包括连接梁、刮刀组件、螺杆挤出机构、吸粉组件第一驱动组件和第二驱动组件，所述连接梁垂直于所述支撑梁，且其两端分别与两个支撑梁相连；所述刮刀组件设置在所述连接梁的底部，所述连接梁与所述第一驱动组件相连，所述刮刀组件在所述第一驱动组件的带动下随所述连接梁沿所述支撑梁的长度方向往复移动；所述螺杆挤出机构、所述吸粉组件和所述第二驱动组件均设置在所述连接梁上，所述吸粉组件与所述螺杆挤出机构相连，所述螺杆挤出机构与所述第二驱动组件相连，所述吸粉组件和所述螺杆挤出机构在所述第二驱动组件的带动下一同沿所述连接梁的长度方向往复移动；所述刮刀组件和所述螺杆挤出机构中存储着两种不同的粉末材料。
2.根据权利要求1所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：所述支撑梁包括导轨梁和两个间隔设置的支撑座，所述导轨梁的两端分别于两个支撑座固定连接，所述导轨梁上设置有沿其长度方向延伸的第一导轨；所述连接梁的两端分别设置有与两个导轨梁上的第一导轨对应配合连接的第一滑块；所述第一驱动组件包括驱动电机、驱动轴、主动带轮、从动带轮和传送带；属于同一个支撑梁的两个支撑座上分别设置有一个主动带轮和一个从动带轮，所述主动带轮和所述从动带轮上绕设有传送带，所述连接梁的两端分别与两条传送带固定连接，两个主动带轮均固定设置在所述驱动轴上，所述驱动轴与所述驱动电机相连，所述驱动电机带动主动带轮转动，进而通过传送带带动连接梁沿所述第一导轨往复移动。
3.根据权利要求2所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：所述导轨梁的上表面沿其长度方向设置有导槽，所述第一导轨安装在所述导槽内，且所述第一导轨的顶部伸出所述导槽；所述连接梁的两端分别经一U形垫块与第一滑块连接；所述垫块固定在所述第一滑块的上方，令所述垫块与所述第一滑块之间形成通道，所述传动带位于下方的部分穿过所述通道，所述垫块的顶部设置有压块，所述压块将所述传送带位于上方的部分与所述垫块固定连接。
4.根据权利要求3所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：所述刮刀组件包括立板、安装座、刮刀、固定梁和粉末缸；所述连接梁的下表面沿其长度方向间隔设置有两个竖直向下延伸的立板，所述固定梁的两端分别与两个立板的延伸端固定连接，所述安装座设置在所述固定梁的下表面，所述安装座的下表面设置有平行于所述固定梁的安装槽，所述刮刀安装在所述安装槽内，且所述刮刀的下端伸出所述安装槽；所述粉末缸的出口位于刮刀移动的区域内；所述粉末缸中存储第一种粉末材料。
5.根据权利要求4所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：所述连接梁的上表面设置有沿其长度方向延伸的第二导轨；所述螺杆挤出机构包括丝杠、螺母、吊放块、丝杠电机和挤出组件，所述丝杠电机与所述丝杠相连，所述丝杠平行于所述第二导轨设置在所述连接梁上，所述螺母啮合在所述丝杠上，所述吊放块与所述螺母固定连接，所述吊放块向下延伸，所述挤出组件设置在所述吊放块的延伸端；所述吊放块上设置有第二滑块，所述第二滑块与第二导轨对应配合连接。
6.根据权利要求5所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：所述挤出组件包括挤出电机、挤出螺杆和粉末料仓；所述挤出螺杆竖直向下延伸，所述粉末料仓设置在所述挤出螺杆的下方，所述挤出螺杆的上端与所述挤出电机相连，所述基础螺杆的下端伸入所述粉末料仓中，所述粉末料仓底部设置有与外界连通的喷粉嘴；所述粉末料仓中存储第二种粉末材料。
7.根据权利要求6所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：所述吊放块上设置有U形避让槽，所述连接梁穿过所述避让槽，所述吊放块的下端连接有竖直向下延伸的固定板，所述固定板的一侧设置有连接座，所述挤出电机设置在所述连接座上，所述粉末料仓与所述连接座固定连接。
8.根据权利要求7所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：所述挤出组件还包括过渡仓和补料仓，所述过渡仓连接在所述粉末料仓的顶部，所述过渡仓与所述补料仓的底部连通，所述补料仓位于所述过渡仓的上方，所述补料仓通过重力作用将其内部的粉末输送给过渡仓；所述补粉仓与所述连接座相对设置在所述固定板的另一侧。
9.根据权利要求8所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：吸粉组件包括负压气管、吸粉嘴和吸尘器，所述负压气管的一端与所述吸粉嘴相连，另一端与所述吸尘器相连，所述吸粉嘴与所述喷粉嘴并列设置在同一水平面上；所述粉末料仓底部设置有卡槽块，所述卡槽块上设置有两个并列的卡槽，所述喷粉嘴和所述吸粉嘴分别对应伸出相应的卡槽固定在卡槽块上，所述刮刀的底端处于所述喷粉嘴和所述吸粉嘴的下方。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113232296A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-08-10 | 上海工程技术大学 | 一种用于激光增材制造的铺粉装置及铺粉方法 |
| CN113714519A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-11-30 | 西安赛隆金属材料有限责任公司 | 一种增材制造装置及方法 |
| CN113927048A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-01-14 | 首都航天机械有限公司 | 一种用于激光选区熔化成形大型薄壁件的选择性铺粉装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102114972A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-07-06 | 中南大学 | 一种均匀可调送粉装置 |
| CN204565115U (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-19 | 北京易博三维科技有限公司 | 一种激光粉末快速成形机精量铺粉装置 |
| CN104841936A (zh) * | 2015-03-18 | 2015-08-19 | 上海航天设备制造总厂 | 用于金属熔化增材制造送粉与铺粉的集成装置及方法 |
| CN208164311U (zh) * | 2018-03-16 | 2018-11-30 | 吉林大学 | 一种精量配比送粉系统 |
| CN109047764A (zh) * | 2018-09-21 | 2018-12-21 | 华南理工大学 | 一种多材料激光选区熔化粉末分区预置的铺粉机构及方法 |
| CN211464825U (zh) * | 2019-10-14 | 2020-09-11 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种多材质构件一体化成形增材制造装置 |
| CN213614149U (zh) * | 2020-11-10 | 2021-07-06 | 上海工程技术大学 | 一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置 |
-
2020
- 2020-11-10 CN CN202011247939.XA patent/CN112207290A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102114972A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-07-06 | 中南大学 | 一种均匀可调送粉装置 |
| CN104841936A (zh) * | 2015-03-18 | 2015-08-19 | 上海航天设备制造总厂 | 用于金属熔化增材制造送粉与铺粉的集成装置及方法 |
| CN204565115U (zh) * | 2015-05-05 | 2015-08-19 | 北京易博三维科技有限公司 | 一种激光粉末快速成形机精量铺粉装置 |
| CN208164311U (zh) * | 2018-03-16 | 2018-11-30 | 吉林大学 | 一种精量配比送粉系统 |
| CN109047764A (zh) * | 2018-09-21 | 2018-12-21 | 华南理工大学 | 一种多材料激光选区熔化粉末分区预置的铺粉机构及方法 |
| CN211464825U (zh) * | 2019-10-14 | 2020-09-11 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种多材质构件一体化成形增材制造装置 |
| CN213614149U (zh) * | 2020-11-10 | 2021-07-06 | 上海工程技术大学 | 一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113232296A (zh) * | 2021-03-31 | 2021-08-10 | 上海工程技术大学 | 一种用于激光增材制造的铺粉装置及铺粉方法 |
| CN113927048A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-01-14 | 首都航天机械有限公司 | 一种用于激光选区熔化成形大型薄壁件的选择性铺粉装置 |
| CN113714519A (zh) * | 2021-11-03 | 2021-11-30 | 西安赛隆金属材料有限责任公司 | 一种增材制造装置及方法 |
| CN113714519B (zh) * | 2021-11-03 | 2022-04-08 | 西安赛隆金属材料有限责任公司 | 一种增材制造装置及方法 |
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