[發明專利]選擇性激光選區熔化SLM設備送粉筒預熱裝置和預熱方法

有效

• 申請號: 201310024599.8
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103100713A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 黃衛東;薛蕾;楊東輝;趙曉明
• 申請（專利權）人: 西安鉑力特激光成形技術有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

技術領域

本發明涉及快速成型技術領域，特別涉及一種選擇性激光選區熔化SLM設備送粉筒預熱裝置和預熱方法。

背景技術

選擇性激光熔化?SLM是金屬件直接成型的一種方法，是快速成型技術的最新發展。該技術基于快速成型的最基本思想，即逐層熔覆的“增量”制造方式，根據三維?CAD模型直接成型具有特定幾何形狀的零件，成型過程中金屬粉末完全熔化，產生冶金結合。采用傳統的機加工手段無法制造出來的形狀結構復雜的金屬零件，是激光快速成型技術應用的主要方向之一。具有以下優點：

（1）能直接制成終端金屬產品，不用任何后處理工藝或簡單的表面處理，通過簡單的CAD造型和材料選擇即可直接加工出可直接使用的零件，極大地縮短了產品開發周期；

（2）能得到具有非平衡態過飽和固溶體及均勻細小金相組織的實體，致密度幾乎能達到100%，零件機械性能與鍛造工藝所得相當；

（3）使用具有高功率密度的激光器，以光斑很小的激光束加工金屬，使得加工出來的金屬零件具有很高的尺寸精度(?達0.1mm)?以及好的表面粗糙度(Ra?30～50μm)；

（4）由于激光光斑直徑很小，因此能以較低的功率熔化高熔點的金屬，使得用單一成分的金屬粉末來制造零件成為可能，而且可供選用的金屬粉末種類也大大拓展了；

（5）適合各種復雜形狀的工件，尤其適合內部有復雜異型結構，如空腔、三維網格以及用傳統方法無法制造的復雜工件。

????但是在選擇性激光熔化SLM設備成形高溫合金過程中，一些常用的高溫合金在激光快速成形過程中易于出現裂紋等缺陷，成為影響其進入應用的主要障礙。因此高溫合金激光快速成形過程的裂紋是制備高溫合金零件亟待解決的關鍵問題。激光快速成形局部熱輸入造成的不均勻溫度場而產生殘余應力，是成形件開裂的外因。通過對鎳基白熔合金殘余應力的測試，表明成形件主要承受拉伸應力的作用，可達幾百MPa。可見調整和消除殘余應力對抑制成形過程裂紋的產生具有重要意義。殘余應力是一種不穩定的應力狀態，在外界因素的作用下將發生松弛或衰減。由于激光快速成形過程中殘余應力的產生主要是由局部熱輸入而導致的不均勻溫度場引起，而現在市場上的選擇性激光熔化SLM設備對送粉筒內的金屬粉末沒有做任何預處理，因此在成形高溫合金零部件過程中具有較大的局限性。

發明內容

本發明提供一種選擇性激光選區熔化SLM設備送粉筒預熱裝置和預熱方法，通過設置載粉桶，圍繞載粉桶的桶體設置有金屬感應線圈，與金屬感應線圈電連接的為高頻或者中頻電源，中央控制器同高頻或者中頻電源控制連接，另外中央控制器還通信連接有溫度傳感器，溫度傳感器的溫度感應部件用于采集載粉桶內金屬粉末的溫度信息，在載粉桶的外部預設的位置設置有金屬粉刮板，所述的中央控制器也同金屬粉刮板控制連接。并結合其預熱方法避免了激光快速成形局部熱輸入造成的不均勻溫度場而產生的殘余應力，因此這樣的預處理不會引發成形件開裂。??

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種選擇性激光選區熔化SLM設備送粉筒預熱裝置，包括載粉桶1，圍繞載粉桶1的桶體設置有金屬感應線圈3，與金屬感應線圈3電連接的為高頻或者中頻電源4，中央控制器5同高頻或者中頻電源4控制連接，另外中央控制器5還通信連接有溫度傳感器6，溫度傳感器6的溫度感應部件用于采集載粉桶1內金屬粉末的溫度信息，在載粉桶1的外部預設的位置設置有金屬粉刮板2，所述的中央控制器5也同金屬粉刮板2控制連接。

所述的溫度傳感器6為紅外溫度傳感器。

圍繞所述的載粉桶1、金屬感應線圈3以及溫度傳感器6從內而外依次設置有保溫隔熱層7和金屬屏蔽層8。

所述的選擇性激光選區熔化SLM設備送粉筒預熱裝置的預熱方法，步驟如下：

步驟1：在選擇性激光熔化SLM設備開機后，通過啟動中央控制器5對高

頻電源4發出開機控制信號，中央控制器5對金屬粉刮板2進行鎖定操作；

步驟2：高頻或者中頻電源4接收到開機控制信號后，啟動高頻或者中頻電源4產生高頻或者中頻電流導通金屬感應線圈3，金屬感應線圈3在高頻或者中頻電流的作用下產生交變磁場；

步驟3：載粉桶1內的金屬粉末在交變磁場內產生高頻或者中頻磁場作用下產生的感應電流、渦流損耗以及金屬粉末形成的導體內磁場的作用即磁滯損耗引起導體自身發熱而進行加熱；

步驟4：啟動溫度傳感器6實時檢測載粉桶1內的金屬粉末的溫度，并將溫度信息傳送至中央控制器5；