[发明专利]异质材料选择性激光增材制造铺粉装置及增材制造方法

说明书

本发明提供了一种异质材料选择性激光增材制造铺粉装置及增材制造方法，所述异质材料选择性激光增材制造铺粉装置包括控制器和床身，所述床身的顶部固连有圆环形支撑架，所述圆环形支撑架的内部设置有工作台，所述工作台的中心位置开设有成型腔，所述工作台上位于成型腔的周边均匀开设有三个相邻设置的送粉腔和三个相邻设置的回收腔，且三个送粉腔与三个回收腔关于成型腔呈中心对称布置，所述圆环形支撑架的顶部滑动连接有由动力装置一驱动的圆环支架，所述圆环支架的顶部固连有环形板，所述环形板的内部设置有由动力装置二驱动的刮粉板。采用该铺粉装置的增材制造方法可以高效率、高精度地实现复杂形状异质材料零件的一体化增材制造。

技术领域

本发明涉及一种异质材料选择性激光增材制造铺粉装置及增材制造方法，属于增材制造技术领域。

背景技术

随着科技的不断发展和进步，对零件综合性能的要求越来越高，单一材质零件通常很难满足需求；或者即使某种材质性能比较理想，也往往经济成本较高，不适合在工程中普遍应用。因此，为了能让零件同时具有良好的力学性能和使用寿命并降低经济成本，将不同特性材料组成异质零件得到越来越广泛的应用。

迄今为止，异质材料零件的制造主要还是采用铆接、螺栓、轧制等机械连接技术，以及焊接、粘接等制造技术。机械连接生产效率低、工艺操作复杂、密封性差，而且不能实现异质材料高强度的结合，除此之外，机械连接一般采用搭接结构，浪费原材料，不利于结构轻量化。焊接技术由于可以实现异质金属材料的冶金结合，但是，受零件结构尺寸、形状和装配要求以及焊接制造技术方法本身的限制，以及异种金属材的物理性能（熔点、密度、热导率、线膨胀系数等）的较大差异、极易形成脆性金属间化合物及互溶性等问题，对于复杂形状和高性能要求的异种金属材料零件采用焊接技术进行制造存在较大的难度。粘接技术是利用结构胶与被连接异质材料材料间产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合力，实现有效连接的一种工艺。但是，由于不同材料间的热膨胀系数存在一定差异，异质材料连接时，会出现固化变形和脱胶等问题，制约了其力学性能。

选择性激光增材制造技术是通过激光熔化或烧结粉末材料，逐层堆积而进行增材制造，该技术可以精确调控材料成分、能量输入、制造精度等，实现零件不同部位具有不同的成分和性能，进而实现材料—结构—功能的一体化设计和制造，在制造异质材料方面具有特有优势。因此，开发异质材料选择性激光增材制造的装备和技术将有利于促进复杂形状的高性能异质材料零件在航空、航天、机械装备和医疗等领域的应用，具有重要的实用价值和广阔的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种异质材料选择性激光增材制造铺粉装置及增材制造方法，采用该铺粉装置的增材制造方法可以高效率、高精度地实现复杂形状异质材料零件的一体化增材制造。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种异质材料选择性激光增材制造铺粉装置，它包括控制器和床身，所述床身的顶部固连有圆环形支撑架，所述圆环形支撑架的内部设置有工作台，所述工作台的中心位置开设有成型腔，所述工作台上位于成型腔的周边均匀开设有三个相邻设置的送粉腔和三个相邻设置的回收腔，且三个送粉腔与三个回收腔关于成型腔呈中心对称布置，所述圆环形支撑架的顶部滑动连接有由动力装置一驱动的圆环支架，所述圆环支架的顶部固连有环形板，所述环形板的内部设置有由动力装置二驱动的刮粉板，且沿送粉腔向回收腔的前进方向，所述刮粉板的前侧面为内凹弧面；所述刮粉板的中心投影位于成型腔、任意一送粉腔和任一回收腔的中心连线上，所述刮粉板的单次行程大于关于成型腔中心对称的送粉腔与回收腔之间的最大距离，所述送粉腔、成型腔和回收腔的直径相等，所述刮粉板的宽度大于送粉腔、成型腔和回收腔的直径。

优选的，所述工作台上位于相邻的送粉腔和回收腔之间的位置设置有反光板，所述环形板中与送粉腔对应的一端内壁中间位置固连有与反光板对应的光电开关，所述光电开关与控制器电性连接。

优选的，所述动力装置一包括与床身固连的电机，所述电机与控制器电性连接，所述电机的输出端顶部固连有主动齿轮，所述圆环支架为与主动齿轮啮合的外齿轮。