[發明專利]一種多組分粉末成分實時可變的送粉系統

有效

• 申請號: 201310280581.4
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103482367A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 武強;王旭葆;楊武雄;肖榮詩;左鐵釧
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B65G53/66
• 分類號: B65G53/66
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明涉及一種可實現多路送粉條件下粉末成分配比連續變化及多線段插值模擬送粉曲線的新型送粉系統，其強大的多組分粉末成分配比設計功能，獨特的小體積粉末輸出結構設計以及良好的電氣控制系統的同步操控性，保證了激光成形制造中多粉末成分配比的高精度連續可控，可很好滿足梯度材料激光制備工藝對成形過程中多組分粉末成分配比連續變化的粉末輸送這一特殊要求，屬于激光制造技術及設備領域。

背景技術

功能梯度材料（Functionally?Gradient?Materials—FGM）由于其成分及性能的梯度變化，所以具備其他均質單一材料及涂層材料所不具備的綜合性能優點。基于同步送粉激光熔覆工藝，通過逐層改變多粉末成分配比，制備沿堆積方向（疊加方向）呈逐層梯度變化的梯度材料，但其每一層的成分及組織性能為均勻一致的，是不變的，所以其層與層之間的成分及組織性能非連續變化。隨著功能梯度材料特性的不斷發展和五軸機床系統（機器人系統）等多變靈活的成形手段在激光成形制造中的擴大應用，隨著增材制造概念日益成為共識，伴隨著3D打印制造技術的興起，在成形過程中，通過成分及性能的連續可控變化，實現功能零件的幾何形狀、物理性能和材料性能的一體化制造將成為激光成形技術的研究熱點。

所以，作為添加材料的多粉末成分配比的控制與輸送是保障成分及性能連續變化的梯度功能材料（功能零件）激光成形制備技術的工藝前提，所以亟待研制一種可實現高精度控制多粉末成分配比的粉末輸送系統。基于此，基于負壓吸附正壓輸送的氣力輸送原理，發明了一種可實現多粉末成分實時變化的送粉系統，并從關鍵部件機械結構、粉末成分配比控制及系統電氣運行原理等多方面進行設計研究，開發了可實現多粉末成分配比連續變化及多線段插值模擬送粉曲線的新型送粉系統。

發明內容

本發明的目的就是為了克服現有同步送粉系統中，無法實現激光成形過程中多組分粉末成分的連續變化及實時控制，解決現有梯度材料或功能零件激光成形制造中對多粉末成分連續變化及實時控制的需求，而發明的一種多種粉末成分配比及實時控制的粉末輸送系統。

一種多組分粉末成分實時可變的送粉系統，其包括有送粉裝置1、粉末參數設置裝置2、送粉裝置選擇開關3，電氣機箱4；送粉氣體流量計5；其中電氣機箱4內設置有PLC系統和送粉電機17；粉末參數設置裝置2與PLC系統相連，粉末參數設置裝置2設置的粉末輸送參數由PLC系統處理后，輸送給送粉電機17，送粉電機17帶動送粉裝置1中的驅動軸23及粉末承載盤12轉動；送粉裝置選擇開關3與送粉裝置1的送粉電機17以及送粉氣體流量計5的控制器件電氣連接；送粉氣體流量計（5）進氣端同送粉氣氣源相連，出氣端與送粉裝置送氣塊（25）相連；粉末參數設置裝置2用來設置多粉末的粉末輸送參數，包括每個送粉裝置1粉末輸送參數的多段送粉參數欄，所述的每個參數欄所包含三個送粉參數，即為粉末承載盤初始運轉速度Vs，終止運動速度Ve，運轉時間T；

所述的送粉裝置1為多個，分別用于給不同成分的粉末送粉；多個送粉裝置1分別連接有一個送粉電機17的輸出軸。

在所述的送粉裝置1中，儲粉桶7、出粉件9和送氣塊25連接在密封蓋8上；卡環11、密封蓋8、托盤23同底盤13固定連接在一起，形成密封腔；連通管24安裝在儲粉桶7中，保證儲粉桶7內氣體壓強同密封腔內壓強相等；入粉塊22和出粉塊10通過其底部凸起部位同粉末承載盤12的環槽嵌入連接，保證兩者在粉末承載盤12徑向上位置固定，在周向位置上可自由移動；驅動軸21同粉末承載盤12連接在一起，驅動軸21通過其底部方槽同送粉電機17的輸出軸連接；彈簧18安裝在送粉電機17和驅動軸21之間；送粉電機17的轉動帶動驅動軸21和粉末承載盤12轉動，完成粉末的連續鋪展；連接法蘭14同底盤12剛性連接；法蘭蓋板16剛性連接在連接法蘭14上；送粉電機17剛性連接在法蘭蓋板16上；連接法蘭14內安裝油封19和滾動球軸承20，油封19和滾動球軸承20的安裝內孔參考驅動軸22的直徑尺寸；