[发明专利]激光选区熔化单刀双向铺粉装置及激光选区熔化设备

说明书

技术领域

本发明属于激光成形技术领域，具体涉及一种激光选区熔化单刀双向铺粉装置，还涉及具有该铺粉装置的激光选区熔化设备。

背景技术

激光选区熔化SLM是金属件直接成型的一种方法，是快速成型技术的最新发展。该技术基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成型具有特定几何形状的零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。采用传统的机加工手段无法制造出来的形状结构复杂的金属零件，是激光快速成型技术应用的主要方向之一。

现有激光选区熔化SLM设备按照铺粉的方式分为单向铺粉和双向铺粉两种。其中，单向铺粉设备采用的是双缸形式，铺粉刮刀需要横跨两个缸，且只是单行程工作。在每次铺粉之前，刮刀首先需要运动至初始位置，然后执行铺粉。这种铺粉机制效率低，耗费时间长且铺粉效果受单次供粉量限制。现如今，激光选区熔化SLM设备大多已经采用效率更高的双向铺粉装置，这一类设备只保留一个成形缸，铺粉装置进行双行程铺粉。

按照使用刮刀的数量，现有双向铺粉装置进一步又可以分为单刮刀模式装置和双刮刀模式装置两种类型。其中，双刮刀模式装置中间有一个储粉区，在铺粉过程中，左侧刮刀负责向右铺粉，而右刮刀负责向左铺粉。另外，在SLM设备成形室一侧布置一个供粉舱用于补充储粉区的粉末。不同于单向铺粉装置，这种供粉装置采取的是下落式供粉。另一种单刮刀模式装置在内部布置一个滚轮或棘轮，并通过控制滚轮或棘轮的旋转方向达到双向落粉的目的，或者在设备成形室两侧布置两个独立的供粉舱，在两侧单独落粉。

无论是单刀模式还是双刀模式，都需要较为复杂的结构才能实现双向铺粉。对于单刀模式，要么需要两个单独的落粉舱，要么需要单独的电机驱动其内部的滚轮或棘轮转动，这使得设备成形室内结构变得更为复杂，也为设备的气密性提出更高要求；同时，滚轮或棘轮的驱动又会引入更多的机械传动装置，造成设备制造成本进一步增加。对于双刀模式，存在两侧刮刀难以调至同一水平度的难题，这会造成连续两次铺粉的效果存在差异，对零件的成形也会存在影响；而且，双刮刀铺粉结构往往在铺粉执行多次后才会执行一次清粉，所以在工作平台大多数铺粉的粉末内都含有一定激光烧结过后的大颗粒粉末，故铺设的粉末为污染粉末，这不仅会影响零件的成形，而且会造成刮刀剐蹭。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种激光选区熔化铺粉装置，解决现有铺粉装置结构复杂、辅助设备较多及粉末被污染的问题。

本发明的另一个目的是提供含有上述铺粉装置的激光选区熔化设备。

本发明所采用的一个技术方案是，一种激光选区熔化单刀双向铺粉装置，包括刮刀、刮刀架及送粉单元，刮刀架包括固定连接的刮刀架主体和刮刀安装架；刮刀架主体为一上下开口的中空结构；送粉单元和刮刀安装架均位于刮刀架主体的内部空腔中，送粉单元包括一中心开口的送粉板，其中心开口上部与刮刀架主体的上部开口相对，下部与刮刀安装架的上表面紧密贴合，刮刀架主体的上部开口、送粉板的中心开口与刮刀安装架上表面构成储粉槽；送粉板沿铺粉方向的两侧分别设有送粉杆，刮刀架主体两侧对应送粉杆设有通孔，送粉杆穿过通孔伸出刮刀架主体外；送粉杆位于刮刀架主体内的部分上套设有弹性部件，弹性部件一端与送粉板相接触，另一端与位于通孔内侧的限位块相接触；刮刀架主体与刮刀安装架之间形成粉末下落通道，刮刀安装在刮刀安装架上。

本发明的特点还在于：

进一步地，弹性部件为弹簧。

进一步地，在铺粉方向上，送粉板中心开口两侧的宽度大于中心开口的宽度。

进一步地，刮刀架主体的上部开口为漏斗形。

进一步地，刮刀安装架底部设置有刮刀压板。

本发明还提供了一种激光选区熔化设备，包括上述激光选区熔化单刀双向铺粉装置。

进一步地，设备的成形室沿铺粉方向的两侧内壁上分别设置有与上述送粉单元送粉杆相配合的顶杆。

本发明的有益效果是，本发明的铺粉装置，通过一个刮刀即能实现双向铺粉的功能，降低了设备成本；其次，采用刮刀架与送粉单元的配合，实现自动落粉，节省了现有技术中辅助驱动设备的成本和加工成本；另外，通过在送粉杆位于刮刀架主体内的部分外套设弹性部件，保证储粉舱的打开和关闭；最后，本发明铺粉装置每次铺设的粉末均是无污染粉末，避免污染带来的一切弊端。

附图说明

图1为本发明铺粉装置的剖视图；

图2为本发明铺粉装置的左视图；

图3为本发明铺粉装置送粉单元示意图；