[发明专利]一种适用于铺粉式增材制造的预热方法以及装置

权利要求书

1.一种适用于铺粉式增材制造的预热方法，其特征在于，在铺粉式增材制造装备粉末床正上方安置能覆盖整个粉末床的可移动式平面加热板，平面加热板为辐照加热方式或者电磁感应加热的方式，所述平面加热板选自红外加热板、远红外加热板及平面感应加热板，所述平面加热板的最高预热温度达到1000℃，平面加热板具有对称设置的多块，平面加热板的安装高度高于铺粉器，同时，平面加热板设置在粉末材料和热源之间并且更加靠近粉末材料，在铺粉过程中对粉末床进行预热，铺粉完成后平面加热板关闭并收起，以避免加工过程中阻挡高能束流，

在加热过程中，使用测温传感器对粉末床的温度进行实时监测，采用控制系统根据温度监测结果对粉末床的预热温度实施反馈控制，通过全幅面覆盖式的加热，实现对铺粉式增材制造粉末床和待加工零件已成形部分的高温、高效和均匀预热，

其具体包括如下步骤：

S1：根据使用的粉末材料，确定相应的预热温度，接着调节平面加热板的功率，保证平面加热板能在铺粉时间内将粉末床加热到相应的预热温度，

S2：成形开始前，首先预铺一层粉末，然后将铺粉装置移出成形幅面，接着将平面加热板移动至成形幅面上方，按照设定的预热温度对成形基板及第一层粉末进行加热，待成形基板及第一层粉末温度稳定至设定的预热温度后，将平面加热板关闭并收起，

然后，高能束开始扫描，开始成形零件，

S3：完成当前层的高能束扫描后，成形缸下降一个切片层厚度，控制系统控制平面加热板开启并快速移动至成形幅面上方，

同时，铺粉装置再次开始铺粉，

使用测温传感器对粉末床的温度实时监测，控制系统根据温度监测结果对粉末床的预热温度实施反馈控制，以保证预热温度的稳定性，

S4：铺粉即将完成且粉末床温度已稳定至预热温度时，控制系统控制平面加热板关闭并收起，

铺粉完成且加热板收起后，高能束流开始进行又一层扫描，

S5：重复上述步骤S3至S4，直至完成整个零件的增材制造。

2.如权利要求1所述的一种适用于铺粉式增材制造的预热方法，其特征在于，所述平面加热板数量根据成形幅面的需求确定，其数量为一块或多块，在保证不与铺粉装置发生干涉的前提上，加热板的安装高度尽量接近于粉末床，以能减少预热热量耗散。

3.如权利要求2所述的一种适用于铺粉式增材制造的预热方法，其特征在于，步骤S3中，所述预热温度的稳定性是指温度波动不超过±5℃。

4.一种实现如权利要求1-3之一所述的方法的装置，其特征在于，其包括高能束发生及控制模块(1)、成形腔体(2)、成形台面(3)、铺粉装置(7)、成形缸(8)、第一、第二送粉装置(9)、(9′)、第一、第二粉末回收装置(10)、(10′)、控制系统(11)，还包括第一、第二平面加热板(4)、(4′)、加热板运动导轨和第一、第二测温传感器(6)、(6′)，其中，

高能束发生及控制模块(1)位于成形腔体(2)的顶端，第一、第二送粉装置(9)、(9′)位于成形台面(3)两侧，第一、第二粉末回收装置(10)、(10′)分别位于成形台面(3)两侧底部，用于实现双向送粉和双向粉末回收，

第一、第二平面加热板(4)、(4′)置于成形幅面正上方，其高于铺粉装置(7)，成形缸(8)位于成形台面(3)中央下方，

工作时，在控制系统(11)的控制下，第一、第二平面加热板(4)、(4′)通过加热板运动导轨实现往复开闭运动，且在铺粉过程中，实现第一、第二平面加热板(4)、(4′)的闭合，在高能束扫描成形过程中实现第一、第二平面加热板(4)、(4′)打开，

第一、第二测温传感器(6)、(6′)分别对应安装于第一、第二送粉装置(9)、(9′)的内侧，用于在预热过程中对粉末床表面进行温度监测，以实现在预热过程中对预热温度的反馈，

高能束发生及控制模块(1)中发出的高能束完成第一层扫描后，成形缸(8)下降一个切片层高度，铺粉装置(7)开始铺粉，与此同时控制系统(11)控制第一、第二平面加热板(4)、(4′)开启并快速横向运动至成形幅面上方，开始对粉末床进行均匀预热，预热过程中第一、第二测温传感器(6)、(6′)对粉末床表面进行实时温度监测，实现对预热温度的反馈，从而保证预热温度稳定。