[实用新型]可在线热处理的增材制造装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种可在线热处理的增材制造装置。

背景技术

增材制造(3D打印)是一种通过连续熔合一个以上薄层的材料来制造三维实体零件的制造技术。

目前铺粉式的增材制造一般有两种技术路线：采用激光作为热源以及采用电子束作为热源，其中：

采用激光作为热源时，成形室内一般灌流惰性气体，使得成形室内形成气体流动，气体的流动能够对透过激光的光学器件进行吹扫，使之免受金属蒸汽、粉末杂质的污染，保持足够的透明度。激光的光斑小，成形精度高。但激光的功率小，不能将粉床加热到很高温度(一般200摄氏度左右，最高500摄氏度)，导致成形的零件热应力很大，一方面会导致成形过程容易开裂，另一方面需要在成形之后额外进行热处理，以消除残余应力。

采用电子束作为热源时，由于电子束功率大，可以将粉床加热到很高温度(500-1000摄氏度)，成形过程应力低，开裂风险小；成形之后无需热处理就可以直接使用。但电子束的光斑大，成形精度较低。

如果将激光和电子束复合在一起进行成形操作，则既发挥激光精度高的优势，又能发挥电子束功率大、加热粉床温度高的优势，但上述方式存在以下问题：

电子束工作的腔室一般需要高真空(10^-2Pa量级)，如果腔室真空度不够，产生电子的阴极所处空间的真空度也不够，高温的阴极容易烧损，无法工作。而高真空的腔室中几乎不存在气体，无法形成气体流动，无法对激光的透过玻璃进行吹扫，使之免受金属蒸汽污染。因此，激光、电子束很难一起同时工作，存在非此即彼的矛盾。也就是说，电子束要求的高真空环境很难引入激光热源，而激光要求的气体流动环境很难引入电子束热源。

因此，如何设计一种能够既使用电子束同时能够使用激光的增材制造装置是目前要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可在线热处理的增材制造装置，以解决现有增材制造装置电子束要求的高真空环境很难引入激光热源，而激光要求的气体流动环境很难引入电子束热源的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种可在线热处理的增材制造装置，包括：

成形室，内部具有预设的低真空度，且其上设有气体入口以及气体出口；

等离子体发生器，连通于所述成形室，用于产生电子束，并由所述电子束对成形室内的粉末层扫描预热；

激光发生器，安装在成形室上且位于气体入口的一侧，用于产生激光束来熔化所述粉末层；

控制器，连接于所述等离子体发生器以及激光发生器。

作为优选，所述预设的低真空度为10°Pa量级的真空度。

作为优选，所述气体入口处设有气体产生装置，所述气体出口连接有真空获得装置，所述气体产生装置和真空获得装置均连接有所述控制器。

作为优选，所述气体产生装置与所述气体入口之间设有连接于控制器的流量控制器。

作为优选，所述成形室上还设有连接于控制器的压力传感器。

作为优选，所述气体产生装置产生的气体为惰性气体或者氮气。

作为优选，还包括基板，所述等离子体发生器产生的电子束能够对所述基板扫描加热。

本实用新型采用等离子体发生器产生的电子束对粉末层进行扫描预热，其需要的工作温度低，不需要高真空环境，只需低真空度即可使用，能够使加工过程应力低，零件加工完成后无需额外进行热处理，保证了加工产品的精度和表面质量。采用激光发生器产生的激光束对粉末层进行熔化，能将粉末层加热到很高温度，精确地熔化截面。通过电子束与激光束的共同作用，提高了产品质量和生产效率。而且采用等离子发生器，能够引入气体流动对激光发生器光学器件的吹扫，以实现激光束对粉末层的熔化。

附图说明

图1是本实用新型可在线热处理的增材制造装置的结构示意图；

图2是本实用新型可在线热处理的增材制造装置显示有气体产生装置、真空获得装置、流量控制器以及压力传感器的结构示意图；

图3是本实用新型可在线热处理的增材制造方法的流程图；

图4是本实用新型通过电子束进行扫描预热的扫描路径示意图；

图5是本实用新型通过激光束进行扫描熔化时粉末层显示有轮廓和内部区域的一种示意图；

图6是本实用新型通过激光束进行扫描熔化时粉末层显示有轮廓和内部区域的另一种示意图。

图中：