[發明專利]核電重型毛坯成型工藝及LCD?EBAM集成打印設備

有效

• 申請號: 201510014244.X
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104498943B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 顏永年;陳振東;張定軍;荊紅
• 申請（專利權）人: 江蘇永年激光成形技術有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B22F3/105
• 代理公司: 昆山四方專利事務所32212
• 代理人: 盛建德,尤天珍

1.一種核電重型毛坯成型工藝，其特征在于：具體步驟如下：

步驟一：將毛坯件的三維模型STL文件導入成形軟件程序中，進行分層處理，選擇最佳成形方向，劃分各個主要的成形過程，添加必要的支撐結構；

步驟二：將激光噴頭和電子束槍運行到預設的坐標原點；

步驟三：環形支撐成形：啟動回轉工作臺并保持一定轉速，主激光噴頭在回轉工作臺表面熔覆上一道不銹鋼材料的環形支撐，然后主激光噴頭沿活動橫梁朝遠離回轉工作臺圓心的方向移動一步，再開啟主激光噴頭，熔覆出一道同心的環形支撐(15)，如此重復熔覆直到形成一系列同心環形支撐，然后主激光噴頭在同心環形支撐的區域平面內沿活動橫梁做直線往返運動，熔覆一道曲線支撐，回轉工作臺轉過一圈后，成形一層致密網格填充的環形支撐；再操控多軸機器人將主激光噴頭上升一層高度，重復上述步驟，逐層疊加出具有一定厚度的環形支撐；

步驟四：筒體成形：回轉工作臺保持勻速旋轉，同時開啟主激光噴頭和次噴頭，回轉工作臺每轉一圈，在環形基底支撐的基礎上，次噴頭以毛坯件三維模型外圓邊界為起點，沿活動橫梁朝接近回轉工作臺圓心的方向運動，逐步搭接熔覆出一層具有一定寬度的環形碳鋼材料(16)，主激光噴頭以毛坯件三維模型內圓邊界為起點，沿活動橫梁朝遠離回轉工作臺圓心的方向，逐步搭接熔覆出一層環形不銹鋼材料(17)，直至與外圈的環形碳鋼材料實現搭接，完成單層的金屬材料成形，然后，噴頭上升一層高度，沿上一層運動路徑的反方向逐步搭接熔覆，逐層疊加成形圓筒部分；

步驟五：頂蓋和深封頭的頂部球殼壁成形：利用添加整體支撐的方法從高處垂直吊下球殼支撐至筒體上，回轉工作臺勻速轉動，激光噴頭或電子束槍擺轉適當的傾角將金屬粉末熔覆在球殼支撐(18)上，待球殼支撐與成形件(20)粘結牢固后解去垂吊繩索(19)；

步驟六：在接管段的圓柱凸臺成形：在相應位置用升降臺頂起圓弧薄板支撐(21)，在成形圓柱凸臺上頂部圓弧段時，在通孔成形過程中自孔底逐層熔覆沉積條狀支撐(22)；

步驟七：最終成形完畢后將環形支撐、球殼支撐、圓弧薄板支撐和條狀支撐從成形件上剔除分離。

2.一種應用于權利要求1所述的核電重型毛坯成型工藝中的LCD-EBAM集成3D打印設備，其特征在于：包括底梁(2)、機架(1)、活動橫梁(3)、工作臺、多軸機器人(6)、激光噴頭(7)、電子束槍(8)、激光器(9)、光導纖維(10)、送粉器(13)、送絲機、電源(11)和控制器(14)，所述機架固定安裝于底梁上，活動橫梁縱向能夠升降定位于機架上，多軸機器人安裝于活動橫梁上，多軸機器人各個手臂上分別安裝有至少一個激光噴頭和至少一個電子束槍，激光器通過光導纖維將激光輸送到激光噴頭上，送粉器能夠將金屬粉末輸送給激光噴頭，送絲機能夠將金屬絲材輸送至電子束槍的電子束聚焦點處，電源提供電力給電子束槍，多軸機器人各個手臂上的激光噴頭和電子束槍分別能夠對應到達工作臺上任意指定位置，控制器控制多軸機器人各個手臂與工作臺指定位置對應，并控制激光器、送粉器、送絲機、電源和活動橫梁工作。

3.如權利要求2所述的LCD-EBAM集成3D打印設備，其特征是：所述機架為龍門機架。

4.如權利要求2或3所述的LCD-EBAM集成3D打印設備，其特征是：所述工作臺包括移動工作臺(4)和回轉工作臺(5)，所述移動工作臺能夠沿垂直活動橫梁延伸方向直線滑動定位于底梁上，回轉工作臺能夠轉動定位于移動工作臺上，多軸機器人各個手臂分別能夠沿活動橫梁延伸方向直線滑動，控制器分別控制移動工作臺、回轉工作臺運動和多軸機器人各個手臂動作。

5.如權利要求4所述的LCD-EBAM集成3D打印設備，其特征是：還設有用于對處于工作狀態中的激光器、激光噴頭和電子束槍進行冷卻的冷水機(12)。

6.如權利要求2所述的LCD-EBAM集成3D打印設備，其特征是：所述多軸機器人手臂縱向能夠伸縮設定長度，且機器人手臂下端設有旋轉驅動裝置，該旋轉驅動裝置能驅動激光噴頭和電子束槍繞水平軸旋轉。

7.如權利要求6所述的LCD-EBAM集成3D打印設備，其特征是：所述旋轉驅動裝置為電機。