[发明专利]一种用于等轴晶构件成型的增材制造设备以及方法

权利要求书

1.一种用于等轴晶构件成型的增材制造设备，其特征在于，包括激光打印模块、轧制模块和实时检测模块；

所述激光打印模块包括熔覆头、用于驱动熔覆头进行移动的打印驱动机构和用于调节熔覆头的姿态的熔覆姿态调整机构，所述熔覆姿态调整机构设置在打印驱动机构上，该熔覆姿态调整机构包括熔覆竖向调整机构，所述熔覆头设置在熔覆竖向调整机构上；

所述轧制模块包括轧辊，所述轧辊设置在打印驱动机构上；

所述实时检测模块包括用于检测轧辊的轧制压力的压力检测模块，所述压力检测模块与控制模块电连接，所述控制模块与熔覆姿态调整机构电连接；

所述实时检测模块还包括用于检测轧辊下方熔池的温度检测模块，该温度检测模块与控制模块电连接；

所述熔覆姿态调整机构还包括熔覆旋转调整机构，所述熔覆旋转调整机构设置在熔覆竖向调整机构上，所述熔覆头设置在熔覆旋转调整机构上；

所述增材制造设备的增材制造方法，包括以下步骤：

（1）将待打印构件的模型导入加工软件，设计出加工轨迹，该加工轨迹包括轧制调整段和正式构建段；并设置工艺参数，该工艺参数包括轧制压力；

（2）启动激光打印模块和送粉模块；送粉模块将粉末输送到熔覆头，粉末在激光的作用下熔融；

（3）按照设定的加工轨迹，打印驱动机构驱动熔覆头和轧辊在工作台上进行移动；其中，熔覆头将熔融状态的材料布置在工作台上，轧辊跟随熔覆头进行辊压轧制；

（4）在轧制调整段的加工过程中，通过压力检测模块实时检测轧制力；

当实时的轧制力大于预设的轧制力时，控制模块发出对应的调整指令，打印驱动机构驱动轧辊和熔覆头同步上升一定距离，减小作用在成型区域材料上的轧制力，使实时的轧制力等于预设的轧制力；熔覆竖向调整机构往下驱动熔覆头移动相同的距离，保证熔覆头激光焦点距离打印平面高度不变；

当实时的轧制力小于预设的轧制力时，控制模块发出对应的调整指令，熔覆竖向调整机构驱动熔覆头往上移动一定距离，打印驱动机构驱动轧辊和熔覆头同步下降相同的距离，增大作用在成型区域材料上的轧制力，使实时的轧制力等于预设的轧制力；

当实时的轧制温度大于预设的轧制温度时，控制模块发出对应的调整指令；熔覆竖向调整机构驱动熔覆头往上移动一定距离，熔覆旋转调整机构往远离轧辊的方向驱动熔覆头旋转一定角度，增大熔覆头激光焦点和轧辊中心之间的水平距离，降低轧制温度；

当实时的轧制温度小于预设的轧制温度时，控制模块发出对应的调整指令；熔覆旋转调整机构往靠近轧辊的方向驱动熔覆头旋转一定角度，熔覆竖向调整机构、驱动熔覆头往下移动一定距离，减小熔覆头激光焦点和轧辊中心之间的水平距离，增大轧制温度；

（5）完成轧制调整段的加工后，按照上述调整后的加工进行正式构建段的增材加工；

（6）正式构建段打印完成后，工作人员进行取件和后续处理。

2.根据权利要求1所述的用于等轴晶构件成型的增材制造设备，其特征在于，所述轧辊设置在连接杆上，该连接杆的底端与轧辊连接，顶端通过压力检测模块连接在打印驱动机构上。

3.根据权利要求1所述的用于等轴晶构件成型的增材制造设备，其特征在于，所述打印驱动机构包括打印横向驱动机构、打印竖向驱动机构和打印旋转驱动机构，所述打印旋转驱动机构设置在打印竖向驱动机构上，所述打印竖向驱动机构设置在打印横向驱动机构上；

所述打印横向驱动机构包括打印横向驱动电机和打印横向传动组件，所述打印横向驱动电机固定设置在打印机架上；所述打印横向传动组件包括打印横向丝杆和打印横向丝杆螺母，所述打印竖向驱动机构通过打印横向移动架与打印横向丝杆螺母连接。

4.根据权利要求3所述的用于等轴晶构件成型的增材制造设备，其特征在于，所述打印竖向驱动机构包括打印竖向驱动电机和打印竖向传动组件，所述打印竖向驱动电机固定设置在打印横向移动架上；所述打印竖向传动组件包括打印竖向丝杆和打印竖向丝杆螺母，所述打印旋转驱动机构通过竖向移动架与打印竖向丝杆螺母连接。