[发明专利]一种提高选区激光烧结／熔化工艺成形件致密度的装置

说明书

本发明公开了一种提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的装置，包括成形缸、成形基板、支撑板、激光器、至少一块压电元件、扫描振镜系统、成形粉末，其特征在于：所述的成形基板包括上成形基板和下成形基板，上成形基板嵌套在下成形基板中，并可沿着下成形基板Z方向的导向槽上下运动，所述的压电元件与上成形基板固定连接，当压电元件上施加高频电压后，使上成形基板产生高频超声振动，并传递给成形粉末，加速气体从成形粉末中溢出，使粉层铺设致密。本发明的装置改变了现有选区激光烧结/熔化工艺中由于粉层铺设不致密及粉末材料中内含的气体来不及溢出而导致的成形件不致密的现状，提高了选区激光烧结/熔化工艺成形件的致密度。

技术领域

本发明涉及一种激光增材制造技术，特别涉及一种用于非金属和金属粉末材料选区激光烧结/熔化的成形装置，属于增材制造设备技术领域。

背景技术

增材制造(3D打印)技术通过逐点累积形成面，逐层堆积形成体的零件成形方法给制造技术从传统的宏观外形制造向宏微结构一体化制造提供了新契机，特别是激光增材制造技术是一种兼顾精确成形和高性能成性一体化需求的先进制造技术，能在较短的时间内实现内外复杂形状零件及个性化、定制化零件的直接制造，已受到世界各国高度重视，其技术市场得到迅速增长。其中，选区激光烧结/熔化(SLS/SLM)技术特别适合制造具有精细形状特征的复杂非金属/金属零件。

但是，由于SLS/SLM技术的本质特征是基于粉床的逐层铺粉、逐层选区熔化的过程，高能量密度的激光逐点扫描、逐线搭接、逐层熔化凝固堆积，同时发生着激光与材料的交互作用、移动熔池的激光超常冶金过程、移动熔池在超高温度梯度和强约束条件下的快速凝固及逐层堆积三维构件的内部质量演化、复杂约束长期循环条件下热应力演化等，成形过程非常复杂，而成形件不致密是目前SLS/SLM需要解决的一项关键技术。粉层铺设不致密及粉末材料中内含的气体来不及溢出是导致SLS/SLM成形件不致密的主要原因，而成形件不致密降低了零件的屈服和抗拉强度，进而影响了零件的使用性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的装置，用于改善现有SLS/SLM工艺中由于粉层铺设不致密，粉末材料中内含气体来不及溢出而导致的成形件不致密的现状，提高SLS/SLM工艺成形件的致密度，从而提高成形件的力学性能。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的装置，包括成形缸、成形基板、支撑板、激光器、至少一块压电元件、扫描振镜系统、成形粉末，其特征在于：所述的成形基板包括上成形基板和下成形基板，所述的下成形基板通过移动机构安装在所述的成形缸上；所述的上成形基板嵌套在所述的下成形基板中，上成形基板可以沿着下成形基板Z方向的导向槽在下成形基板中沿着Z方向上下运动，但在X、Y两个方向上，上成形基板与下成形基板作为一个整体同步运动；所述的成形粉末铺放在所述的上成形基板上；所述的激光器和扫描振镜系统安装在所述的支撑板上，用于选择性烧结/熔化铺放在上成形基板上的成形粉末；所述的至少一块压电元件与所述的上成形基板固定连接，当压电元件上施加高频电压后，使上成形基板产生沿着Z方向的高频超声振动，并传递给铺放在上成形基板上的成形粉末，增加成形粉末及内含气体的运动驱动力，加速内含气体从成形粉末中溢出，使粉层铺设致密。

作为进一步改进，本发明所述的至少一块压电元件固定连接在所述的上成形基板的内腔里，所述的上成形基板上开有压电元件与高频电压控制器连接导线的安装孔。

本发明的有益效果是：本发明的一种提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的装置，改变了现有选区激光烧结/熔化工艺中由于粉层铺设不致密及粉末材料中内含的气体来不及溢出而导致的成形件不致密的现状，提高了选区激光烧结/熔化工艺成形件的致密度，进而提高了选区激光烧结/熔化成形件的力学性能。

附图说明

图1是本发明的装置总体结构示意图。