[实用新型]一种激光选区熔化SLM设备铺粉装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及增材制造研究领域，特别涉及一种激光选区熔化SLM设备铺粉装置。

背景技术

激光选区熔化SLM集成了激光、精密传动、新材料、CAD/CAM等技术，通过30～80微米的精细激光聚焦光斑，逐线搭接扫描新铺粉层上选定区域，形成面轮廓后，层与层堆积成型制造，从而直接获得几乎任意形状、具有完全冶金结合的金属功能零件，致密度可达到近乎100%。SLM将复杂三维几何体简化为二维平面制造，制造成本不取决于零件的复杂性，而是取决于零件的体积和成型方向。

SLM作为直接制造金属功能零件的重要方式，其优势主要表现在：（1）采用分层制造技术，成型件不受几何复杂度的影响，对任意复杂金属零件可直接制造，对于个性化小批量复杂产品制造方便；（2）使用高功率密度的光纤激光器，光束模式好，激光光斑小，成型精度较高；（3）直接制成终端金属产品，由于激光能量密度较高，对熔点高难加工金属材料可直接加工成为终端金属产品；（4）金属零件是具有冶金结合的实体，其相对密度几乎达到100%，性能超过传统铸造件。

但是现有的激光选区熔化SLM设备中铺粉均为单向铺粉，需要重新回到铺粉起始位置，消耗时间较长，同时在铺粉过程，供粉粉末量少，会导致铺粉前后不均匀，供粉粉末量多，会要求预置成型材料需求量增加，且刮粉采用硅胶，极易损耗，对后续铺粉产生影响，因此，寻求一种能够定量送粉、双向铺粉、柔性刮粉的铺粉装置具有重要的研究价值。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种激光选区熔化SLM设备铺粉装置，该装置能够实现定量送粉，双向铺粉、柔性刮粉，从而节省粉末供应，缩短一半铺粉时间，且铺粉过程对工艺失稳有良好的修复作用。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种激光选区熔化SLM设备铺粉装置，包括铺粉主体、辅助导轨直线电机和辅助铺粉导向轨，在成型缸的两侧设置有辅助铺粉导向轨，铺粉主体两端分别通过滑块设置在辅助铺粉导向轨上，辅助导轨直线电机用于驱动铺粉主体在辅助铺粉导向轨上滑动；所述铺粉装置还包括伺服驱动电机以及设置在铺粉主体内部的供粉棍、刮粉装置，铺粉主体内部分为3段，从上到下分别为圆柱段、圆弧段和圆锥段，圆柱段为载粉区，圆柱段和圆弧段之间设有进粉口，圆弧段设有供粉棍，供粉棍上均匀设置有若干个燕尾槽，供粉棍外圆与圆弧段上部圆弧相切，供粉棍在伺服驱动电机驱动下旋转；圆锥段设有刮粉装置，圆锥段底部为出粉口，刮粉装置上端与供粉棍外圆相切，下端伸出出粉口，与出粉口两端均留有间隙。供粉棍外圆与圆弧段上部圆弧相切从而可以保证燕尾槽供粉棍转动时只带走与燕尾槽体积相同的定量粉末，可以实现定量送粉，同时供粉棍由伺服驱动电机驱动，随着伺服驱动电机转向的变化可以实现双向铺粉。

优选的，所述刮粉装置包括夹板支撑装置、刚性夹板和柔性刮粉刷，柔性刮粉刷夹在刚性夹板内，刚性夹板固定在夹板支撑装置端部。通过采用柔性刮粉刷可以实现柔性刮粉，使铺粉过程中能对工艺失稳有良好的修复作用。

更进一步的，所述柔性刮粉刷由若干个钢片组成，每个钢片厚度在0.03-1mm，下部划刻有锯齿，在刚性夹板内交叉堆叠放置，钢片露出刚性夹板的高度为刚性夹板到成型基准平面的高度。

更进一步的，所述柔性刮粉刷中的钢片通过螺丝固定在刚性夹板内，刚性夹板为T型，插入在夹板支撑装置内。

优选的，所述铺粉装置两端还设有用于回收多余粉末的溢粉回收挂耳箱。

优选的，所述载粉区上设置有用于检测粉末量的传感器。

一种基于上述铺粉装置的铺粉方法，包括步骤：铺粉主体在辅助铺粉导向轨上滑动，伺服驱动电机驱动供粉棍开始转动，转动方向与铺粉主体移动方向一致，载粉区内的粉末通过进粉口落入供粉棍上的燕尾槽内，燕尾槽中的粉末沿铺粉主体中的圆弧段旋转后，粉末从刮粉装置和出粉口的间隙流出，刮粉装置末端的柔性刮粉刷在前移过程中将粉末进行均匀铺展。

优选的，供粉量的多少根据伺服驱动电机的转速、单条燕尾槽的装载体积、供粉棍上燕尾槽的数量决定，根据伺服驱动电机的转向决定粉末从柔性刮粉刷的左侧出还是右侧出。保证粉末总是流出在柔性刮粉刷行进方向的前方。

优选的，所述载粉区上设置有用于检测粉末量的传感器，传感器与外部控制器连接，载粉区与外部上粉装置连接，当传感器检测到载粉区内粉末量低于一定值时，控制器控制上粉装置对载粉区上粉。

优选的，所述供粉棍的转速根据SLM成型层厚进行设置。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：