[發明專利]一種激光選區熔化成型系統的吸附式面接觸柔性鋪粉裝置

有效

• 申請號: 201410226235.2
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN104001916A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 王迪;楊永強;白玉超;劉睿誠;宋長輝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及激光選區熔化成型系統中的零件成型制造領域，尤其涉及一種激光選區熔化成型系統的吸附式面接觸柔性鋪粉裝置。

背景技術

增材制造是一類新型的制造技術，目前作為傳統制造技術的補充正在快速的發展。而激光選區熔化(Selective?Laser?Melting，SLM)技術由于可以直接成型組織致密、冶金結合的金屬零件，成為了一種最主流的金屬零件增材制造技術。

激光選區熔化成型過程如下：鋪粉裝置在成型缸上鋪上一層金屬粉末，激光束在計算機控制下，根據成型件截面形狀信息，對粉末進行選擇性掃描，使掃描區域內的粉末粘結或熔化，得到成型件的單層形狀；接著成型缸下降一個層厚的距離，鋪粉裝置重新鋪粉，繼續進行下一層的成型；如此逐層疊加，最終獲得特定幾何形狀的金屬零件。

SLM快速成型金屬零件的致密度、表面粗糙度與鋪粉質量(表面平整度、緊實度)密切相關。當鋪粉平整時，粉床對激光的吸收平穩，激光熔化粉末后容易獲得平整的成型表面；當鋪粉平面凹凸不平時，則導致粉床對激光的吸收不穩定，粉床的不同位置激光聚焦效果不同，因離焦量的變化導致粉床吸收激光能量不一致，粉末熔化的效果有差異，因而導致SLM掃描成型面也呈現凹凸不平狀態，最終使得成型件的致密度、表面質量下降嚴重。另外SLM成型過程中，成型表面質量具有“反饋效果”，如果鋪粉不平整，激光熔化粉末后成型面呈現凸起或者凹陷狀態，導致下一次鋪粉效果更加不平；而當鋪粉平整，激光在整個粉床表面照射均勻，獲得平整的熔化表面，因而下一層鋪粉容易實現平整的效果。SLM完全熔化金屬粉末，粉末從松裝密度大約45％完全熔化獲得90％以上致密度，材料收縮嚴重，導致激光與粉末作用的不穩定性增加。當粉末松裝密度提高，使得激光熔化粉末后收縮減小，增加了激光與材料作用的穩定性。所以，鋪粉效果的好壞某種程度上決定了SLM成型效果。為了獲得理想的成型效果，必須獲得平整、緊實的鋪粉效果。

目前應用于SLM技術(國外也稱呼為金屬直接激光燒結DMSL)的鋪粉方式主要包括剛性旋轉輥和刮板結構兩種，其中實用新型專利(ZL201020670962.5)《一種選擇性激光燒結雙輥鋪粉裝置》采用的剛性旋轉輥雖然能較好的壓實金屬粉末，但是鋪粉過程中經常出現撞輥，同軸度偏差會導致表面波浪形紋等鋪粉缺陷。所以剛性旋轉輥主要應用于SLS技術燒結非金屬成型過程的鋪粉，并不能滿足SLM成型金屬零件的要求。普通刮板結構的鋪粉裝置在鋪粉過程中與成型面相撞，一般刮板裝置對粉末的壓實作用非常小，刮板推動粉末在成型面上行走，與成型面產生的剪切力容易導致成型薄壁件、強度不高的精密件被撞壞。例如本實驗室發明的實用新型專利(ZL200920295730.3)《用于快速成型的金屬粉末鋪粉裝置》使用的是刮板結構，雖然能保證鋪粉平整，但是板對粉末的壓實作用非常小，在激光輻照后，收縮比較大，容易造成成型件內部殘余應力較大，發生變形或者翹曲。并且在鋪粉過程中，刮板容易和零件發生碰撞，使零件破損，最終導致成型失敗。

因此SLM成型系統需要一種柔性鋪粉裝置，目前主要采用金屬柔性薄片作為鋪粉刷，這種金屬薄板柔性鋪粉裝置能夠較好的保證鋪粉過程的平整度和緊實度。例如本實驗室的發明專利(ZL201010202552.2)《醫用鎂合金金屬零件的選區激光熔化成型裝置及方法》，采用的是不銹鋼薄片，每個薄片上有20個刷片單元。但是金屬薄片的彈性較大，在遇到金屬零件發生熱膨脹和翹曲時，雖然不至于將零件碰壞，但是會產生較嚴重的彈粉和揚粉現象，會使鋪粉平面產生一個凹坑，影響鋪粉質量。

因此，在SLM快速成型的加工中，需要有一種既能使得鋪粉平整均勻，鋪粉裝置不會與零件發生剛性碰撞，又能保證鋪粉緊實，不會產生彈粉和揚粉現象的金屬粉末柔性鋪粉裝置。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種激光選區熔化成型系統的吸附式面接觸柔性鋪粉裝置。既能使得鋪粉平整均勻，鋪粉裝置不會與零件發生剛性碰撞，又能保證鋪粉緊實，不會產生彈粉和揚粉現象；由于柔性鋪粉刷與鋪粉平面是面接觸，所以鋪粉過程中遇到凸起和球化缺陷時，鋪粉刷不容易被刮壞，壽命長。

本發明通過下述技術方案實現：

一種激光選區熔化成型系統的吸附式面接觸柔性鋪粉裝置，包括A移動支架1、A負壓通道器2、柔性鋪粉刷4、安裝支架5、B負壓通道器6，B移動支架8；

安裝支架5內設有負壓腔19；

所述A移動支架1和B移動支架8，分別固定在安裝支架5的兩端；

所述安裝支架5的底部設有吸附槽13和儲粉槽11；