[发明专利]一种增材材料高通量成型装置及成型方法

说明书

本发明公开了一种增材材料高通量成型装置及成型方法，通过设置粉末床激光熔腔、送粉器系统、过渡舱和混粉装置；在粉末床激光熔腔腔体壁设置过渡舱通孔，将过渡舱固定于过渡舱通孔内，在过渡舱中设置上密封阀门和下密封阀门使过渡舱内形成过渡腔结构，过渡舱的过渡腔管壁设有充气管道和排气管道，利用过渡舱内的过渡腔结构对待添加粉末进行环境置换，避免重新加粉对成型腔内环境进行置换，实现了一次成型对多种材料成分进行筛选的作用，成倍提高了材料制备效率，减小了成型腔内环境置换，本装置通过控制粉末的供应量可以实现不同位置粉末的精确供给，同时能够快速更换不同添加粉末，利用混合装置能够有效熔化金属颗粒并使成分均匀混合。

技术领域

本发明涉及增材材料的高通量试样技术领域，具体涉及一种增材材料高通量成型装置及成型方法。

背景技术

材料的发展水平始终是时代进步和社会文明的标志，面对新时期工业技术更新速度快、装备服役环境日益苛刻的应用环境，使得新型关键材料的发展越来越具有成分多元化、复杂化、微结构多级化的发展特点，传统的“试错”式材料开发模式在时间和资金上不仅耗费巨大，而且由于受到试验效率的限制，导致难以满足新时期材料开发的要求，因此急需一种高效的材料开发手段。然而即便是在材料计算技术领先的欧美国家，由于受到计算能力、理论模型和基础数据的限制，计算结果还远远达不到实验结果水平，无法满足实用要求，为使材料科学走向“按需设计”的终极目标，高通量试验则具有重要的意义。

增材制造技术是一种材料累加成型方法，具有工艺流程短，材料利用率高，成型外观灵活的特点，通过控制粉末的供应量可以实现不同位置粉末的精确供给，此外激光能量密度高，熔池运动剧烈，能够有效熔化金属颗粒并使成分均匀混合。目前粉末床激光熔融技术采用预置粉末方式，相比于其他方式具有元素过度数量稳定可控的优势，因此粉末床激光熔融技术在高通量材料制备方面具有极大的优势，但是由于粉末床激光熔融技术采用预置粉末方式，从而导致一次只能预制一定量的粉末，制备一种样品层，而需要多层样品层时，需要进行打开粉末床激光熔腔重新加粉，重新置换粉末床激光熔腔内打印环境，从而降低打印速度，需要进行多次粉末床激光熔腔环境置换，造成能源浪费，并且对于一次加入粉末数量不够或者需要叠加制造，需要重新加粉并且重置成型环境氛围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增材材料高通量成型装置及成型方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种增材材料高通量成型装置，包括粉末床激光熔腔、送粉器系统、过渡舱和混粉装置；粉末床激光熔腔腔体壁设有过渡舱通孔，过渡舱固定于过渡舱通孔内，过渡舱中设有上密封阀门和下密封阀门，过渡舱内的上密封阀门和下密封阀门之间形成过渡腔，过渡舱的过渡腔管壁设有充气管道和排气管道，过渡舱上端设有气粉分离装置，气粉分离装置连接于送粉器系统，粉末床激光熔腔内设有成型装置，过渡舱下端设有混粉装置，混粉装置的出粉口设置于成型装置的落粉盒上端。

进一步的，成型装置采用升降成型库结构，升降成型库结构包括成型平台和设置于成型平台下端的升降平台。

进一步的，粉末床激光熔腔内设有用于回收落粉盒内的多余粉末的回粉槽。

进一步的，过渡舱的出粉口与混粉装置的进粉口连通，过渡舱的出粉口与混粉装置的进粉口之间设有下密封阀门。

进一步的，送粉器系统包括送粉器，送粉器通过送粉管道连通至气粉分离装置内。

进一步的，气粉分离装置采用重力式气粉分离装置或旋风式气粉分离装置。

进一步的，所述混粉装置采用机械式混粉装置或流化床式混粉装置。

进一步的，机械式混粉装置包括犁刀式或者是螺杆式。

进一步的，落粉盒的容腔两侧设有刮刀，刮刀为软刮刀，材质为橡胶、硅胶的塑料材质；混粉装置下端设有粉末分散器。