[實(shí)用新型]一種粉體疊層成型裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520732097.5
• 申請(qǐng)日: 2015-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204955495U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡艷芝;尹洪峰;王曉東;周媛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B30B11/00
• 分類(lèi)號(hào): B30B11/00;B30B15/00;B30B15/02
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李鄭建;孫雅靜

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于新材料新工藝領(lǐng)域，涉及一種低成本的功能梯度材料(FGM)的成型裝置，具體涉及一種粉體疊層成型裝置，特別是實(shí)現(xiàn)梯度粉體層布料均勻填充平整，確保組織結(jié)構(gòu)呈梯度分布。

背景技術(shù)

功能梯度材料的粉體疊層成型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)任意層數(shù)的成型，缺點(diǎn)是難以實(shí)現(xiàn)成分組成連續(xù)過(guò)渡。目前常用的圓柱體狀模具，模具壁不能開(kāi)合，也缺乏專(zhuān)門(mén)的鋪平裝置，難以保障每一層布料均勻填充平整，而各個(gè)梯度層布料均勻平整對(duì)于FGM的熱壓燒結(jié)效果至關(guān)重要，布料不均勻平整會(huì)導(dǎo)致在同一平面內(nèi)壓力不均，不利于顆粒在燒結(jié)溫度下的流動(dòng)傳質(zhì)和致密排布，降低燒結(jié)致密度，且由于同一平面內(nèi)燒結(jié)收縮不一致難以在最終的FGM樣品中保持預(yù)設(shè)的成分空間分布。三維打印成型(3DP)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)各梯度層均勻布料和確保填充均勻，但其成本較高；需制備適合3DP技術(shù)的的漿料，這增加了工藝過(guò)程的復(fù)雜性；且打印過(guò)程中噴頭噴射的粘結(jié)劑等打印成型的殘留物可能對(duì)材料的熱壓燒結(jié)造成不良影響；此外，3DP工藝通過(guò)粉末的粘連而堆積成形，成形的生坯較疏松強(qiáng)度偏低，后續(xù)熱壓處理工藝使坯件收縮變形，因各個(gè)梯度層成分不同，可因收縮不一致而引起層與層間成分空間分布發(fā)生改變。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本實(shí)用新型的目的是給出一種能實(shí)現(xiàn)FGM每一個(gè)梯度層均勻布料和確保填充均勻且具有較高的生坯強(qiáng)度的低成本的成型裝置，以期解決傳統(tǒng)的成型裝置難以實(shí)現(xiàn)的兼具低廉的成本且能保證梯度層填充均勻平整的問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:

一種粉體疊層成型裝置，包括模具、旋轉(zhuǎn)鋪平構(gòu)件和豎向移動(dòng)支撐構(gòu)件；所述的豎向移動(dòng)支撐構(gòu)件設(shè)置在模具的頂端，旋轉(zhuǎn)鋪平構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)端與豎向移動(dòng)支撐構(gòu)件活動(dòng)連接，旋轉(zhuǎn)鋪平構(gòu)件的鋪平端伸入模具內(nèi)；

通過(guò)豎向移動(dòng)支撐構(gòu)件對(duì)旋轉(zhuǎn)鋪平構(gòu)件活動(dòng)式懸掛支撐，同時(shí)豎向移動(dòng)支撐構(gòu)件帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)鋪平裝置相對(duì)于模具進(jìn)行豎向的移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)鋪平構(gòu)件在模具內(nèi)的水平旋轉(zhuǎn)和豎向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)粉體的逐層鋪平。

具體的，所述的豎向移動(dòng)支撐構(gòu)件包括移動(dòng)支架、固定支架和連接固定件，所述的移動(dòng)支架包括橫跨模具頂端設(shè)置的固定橫板，固定橫板的端部設(shè)置固定豎板，固定豎板通過(guò)連接固定件活動(dòng)式安裝在固定支架上。

更具體的，所述的連接固定件為板狀的折疊件，連接固定件的一端與固定支架固定連接，連接固定件的另一端通過(guò)壓緊螺栓將移動(dòng)支架固定在固定支架上。

進(jìn)一步的，所述的旋轉(zhuǎn)鋪平構(gòu)件為倒“T”型的旋轉(zhuǎn)葉。

更進(jìn)一步的，所述的模具包括模具壁、鋪平端蓋、壓合端蓋和壓桿，模具壁為可開(kāi)合的圓筒狀部件；

鋪平粉體時(shí)，鋪平端蓋設(shè)置在模具壁的底端，將粉體在鋪平端蓋上進(jìn)行逐層的鋪平并用壓桿逐層壓實(shí)得到粉體坯料；

熱壓燒結(jié)時(shí)，將壓合端蓋蓋在模具頂端，并用另一個(gè)壓合端蓋替換底端的鋪平端蓋，使模具壁、兩端的壓合端蓋與粉體坯料一起進(jìn)行熱壓燒結(jié)；

壓合端蓋的高度大于鋪平端蓋的高度。

另外，所述的模具還包括墊片，熱壓燒結(jié)時(shí)，當(dāng)最終的功能梯度材料樣塊按完全致密的理論厚度的厚度小于兩端的壓合端蓋之間的空間厚度時(shí)，用墊片進(jìn)行厚度差的填補(bǔ)。

且，所述的模具壁的高度為80～90mm，鋪平端蓋的高度為20～40mm，壓合端蓋的高度為30～50mm，壓桿的高度為75～95mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實(shí)用新型的粉體疊層成型裝置包括移動(dòng)支架、固定支架和旋轉(zhuǎn)鋪平件，移動(dòng)支架安裝套接在固定支架上，旋轉(zhuǎn)鋪平件穿過(guò)移動(dòng)支架放置在模具內(nèi)，通過(guò)移動(dòng)支架帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)鋪平件相對(duì)于固定支架進(jìn)行豎向位置的調(diào)整，且旋轉(zhuǎn)鋪平件可相對(duì)于移動(dòng)支架進(jìn)行360°的旋轉(zhuǎn)，保證了該裝置對(duì)模具內(nèi)的樣品進(jìn)行水平鋪平的同時(shí)，還能在豎向高度上進(jìn)行自由的調(diào)整；

(2)具體的，旋轉(zhuǎn)鋪平件為倒“T”形的旋轉(zhuǎn)葉，將旋轉(zhuǎn)葉下部的長(zhǎng)方形狀葉片在模具內(nèi)原料表面旋轉(zhuǎn)一周，可實(shí)現(xiàn)每一梯度層的原料填充平整均勻；移動(dòng)支架與固定支架通過(guò)連接固定件進(jìn)行豎向高度的調(diào)整和固定，且在固定支架上設(shè)置標(biāo)尺，移動(dòng)支架的移動(dòng)距離可由標(biāo)尺讀出，這樣由標(biāo)尺刻度就可控制單層厚度，刻度減小可使單層厚度減?。?/p>