[發(fā)明專利]用于選擇性激光熔化的實(shí)心軸對(duì)稱粉末床

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380039764.5
• 申請(qǐng)日: 2013-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN104718047A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.D.海恩斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 特拉華空氣噴射火箭達(dá)因公司
• 主分類號(hào): B23K26/34
• 分類號(hào): B23K26/34;B23K26/30;B23K26/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;傅永霄

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本公開請(qǐng)求享有2012年7月27日提交的美國(guó)臨時(shí)專利公開序列第61/676,451號(hào)的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及添加制造應(yīng)用。

背景技術(shù)

選擇性激光熔化(SLM)為添加制造過(guò)程，其使用作為數(shù)字信息源的3D?CAD數(shù)據(jù)和呈大功率激光束(通常為鐿纖維激光器)形式的能量來(lái)通過(guò)熔化細(xì)金屬粉末而形成三維金屬零件。

選擇性激光熔化(SLM)機(jī)器典型地以X、Y和Z維度上大約15英寸(381mm)的直線粉末床建造室操作。可加工的材料的類型包括呈霧化粉末材料形式的不銹鋼、工具鋼、鈷鉻、鈦、鎳、鋁和其它。

附圖說(shuō)明

各種特征從公開的非限制性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述將變得對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言為顯而易見的。附于詳細(xì)描述的附圖可簡(jiǎn)要描述如下：

圖1為根據(jù)一個(gè)公開的非限制性實(shí)施例的示例性選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)的大體示意圖；

圖2為根據(jù)用于選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)的一個(gè)公開的非限制性實(shí)施例的環(huán)形粉末床的虛線側(cè)視圖；

圖3為根據(jù)用于選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)的一個(gè)公開的非限制性實(shí)施例的環(huán)形粉末床的虛線側(cè)視圖；

圖4為由具有圖2的環(huán)形粉末床的示例性選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)制造的軸對(duì)稱構(gòu)件的示意性透視圖；

圖5為由具有圖3的環(huán)形粉末床的示例性選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)制造的軸對(duì)稱構(gòu)件的示意性透視圖；以及

圖6為根據(jù)另一個(gè)公開的非限制性實(shí)施例的示例性選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)的大體示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1示意性地示出了選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)20，其可具有對(duì)軸對(duì)稱構(gòu)件的特定適用性，如，相對(duì)顯著的直徑的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、燃燒器、火箭噴嘴和其它此類環(huán)形、環(huán)狀、圓筒形截頭圓錐形和圓錐形構(gòu)件。系統(tǒng)20包括大體環(huán)形的粉末床22、一個(gè)或更多個(gè)激光器24、再涂器葉片26和控制器28。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，此外或作為備選，可提供各種構(gòu)件和子系統(tǒng)。

大體環(huán)形的粉末床22由布置成圓形圖案的多個(gè)建造室30A-30n限定。各個(gè)建造室30A-30n氣密性地閉合，并且包括用于惰性氣體的入口和出口，惰性氣體旨在避免來(lái)自一個(gè)或更多個(gè)激光器24的激光束可穿過(guò)的熔池和窗口的不需要的反應(yīng)。

各個(gè)建造室30A-30n可包括彎曲的內(nèi)壁32和彎曲的外壁34。彎曲的內(nèi)壁32和外壁34可相對(duì)于底座36垂直(Z軸；圖2)，以便于制造大體圓筒形的構(gòu)件，如，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)外殼C(圖4)。作為備選，彎曲的內(nèi)壁32和外壁34可相對(duì)于底座36成角(圖3)，以便于制造大體圓錐形的構(gòu)件，如，火箭噴嘴R(圖5)。此外，各種直徑的大體圓錐形的建造室22(圖3)可用于形成構(gòu)件的截頭圓錐形區(qū)段，其隨后沿Z軸組裝來(lái)形成完整的構(gòu)件，例如，火箭噴嘴R(圖5)。

大體環(huán)形的粉末床22的底座36可降低，以使軸對(duì)稱構(gòu)件可在粉末原料中產(chǎn)生，同時(shí)在各種情況下，在軸對(duì)稱構(gòu)件的板層由一個(gè)或更多個(gè)激光器24產(chǎn)生之后，底座36降低板層厚度的量。作為備選，一個(gè)或更多個(gè)激光器24和再涂器葉片26相對(duì)于軸對(duì)稱構(gòu)件升高，同時(shí)底座36保持固定。仍作為備選，環(huán)形粉末床22和/或底座36圍繞中心軸線Z旋轉(zhuǎn)，同時(shí)一個(gè)或更多個(gè)激光器24和再涂器葉片26旋轉(zhuǎn)地靜止。應(yīng)當(dāng)理解的是，它們的各種組合可提供來(lái)便于制造。

在一個(gè)公開的非限制性實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)激光器24與多個(gè)建造室30A-30n中的各個(gè)相關(guān)聯(lián)。與多個(gè)建造室30A-30n中的各個(gè)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或更多個(gè)激光器24中的至少一個(gè)可與多個(gè)建造室30A-30n中的相關(guān)聯(lián)一個(gè)部分地重疊來(lái)確保連續(xù)性。

在選擇性激光熔化(SLM)系統(tǒng)20'的另一個(gè)公開的非限制性實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)激光器24安裝于再涂器葉片26用于與其一起旋轉(zhuǎn)(圖6)。即，由再涂器葉片26的粉末平整以及激光束加工旋轉(zhuǎn)地實(shí)現(xiàn)。

在操作中，根據(jù)一個(gè)公開的非限制性實(shí)施例，金屬材料粉末通過(guò)在材料粉末的儲(chǔ)存器(未示出)和環(huán)形粉末床22上面鄰接中心軸線Z的再涂器葉片26的旋轉(zhuǎn)來(lái)響應(yīng)于控制器28分配。在一個(gè)或更多個(gè)激光器24加工各層之后，再涂器葉片26將新鮮材料粉末分配在軸對(duì)稱構(gòu)件上面，該軸對(duì)稱構(gòu)件可降低以便對(duì)應(yīng)于接下來(lái)將施加的層厚度。然而，由一個(gè)或更多個(gè)激光器24加工的層可不是完全光滑的，并且在一些情況下，可大于待施加的層厚度。在這些點(diǎn)處，再涂器葉片26還在新材料層粉末施加期間在最后加工的層上面碾磨，以便于加工的繼續(xù)。