[實(shí)用新型]一種應(yīng)用于金屬增材制造的疊層制造設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720392725.9
• 申請(qǐng)日: 2017-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN206689611U
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王迪;吳世彪;楊永強(qiáng);白玉超;宋長(zhǎng)輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K26/342
• 分類號(hào): B23K26/342;B23K26/38;B23K26/08;B23K26/70;B23K26/12;B22F3/105;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y10/00;B23K101/16
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及增材制造領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于金屬增材制造的疊層制造設(shè)備。

背景技術(shù)

增材制造技術(shù)即3D打印，是一種直接依據(jù)待制造零件的數(shù)字化模型，采用區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)加工的“自下而上”逐層累加堆積的方法，依托于增材制造設(shè)備，制造實(shí)體零件的新興制造技術(shù)。相比傳統(tǒng)制造技術(shù)，增材制造能夠成型制造個(gè)性化要求下形狀復(fù)雜的零件，具有開發(fā)周期短、節(jié)省原料、成本較低且設(shè)計(jì)局限性小等優(yōu)點(diǎn)。增材制造技術(shù)成型的零件具有精度高、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)致密、冶金結(jié)合等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用。增材制造技術(shù)的發(fā)展具有廣闊的空間和重要的意義。

目前金屬增材制造的成型材料主要是粉末材料。根據(jù)不同的送粉模式，金屬增材制造方法可以分為預(yù)置式送粉模式和同軸噴粉模式兩種，其中激光選區(qū)熔化和電子束選區(qū)熔化是預(yù)置式送粉模式的代表技術(shù)，激光近凈成型是同軸噴粉模式的代表技術(shù)。這類粉末材料的金屬增材制造技術(shù)能夠成型結(jié)構(gòu)致密、冶金結(jié)合的金屬零件，而且能夠成型一些傳統(tǒng)切削方式無(wú)法成型的復(fù)雜形狀零件。

現(xiàn)有的應(yīng)用于金屬零件制造領(lǐng)域的增材制造技術(shù)，還存在很多不足：預(yù)置式送粉模式增材制造技術(shù)的每一層都需要通過激光束或電子束掃描熔化，成型的時(shí)間較長(zhǎng)，耗時(shí)幾小時(shí)到十幾小時(shí)甚至幾十小時(shí)不等；傳統(tǒng)金屬增材方法制造的金屬零件尺寸較小，比較多的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，在零件尺寸要求較大的航空航天、模具等高附加值領(lǐng)域應(yīng)用較少；傳統(tǒng)金屬增材方法制造的金屬零件雖然精度、強(qiáng)度、致密度比較好，但仍然存在內(nèi)部應(yīng)力大等不足，且成型零件存在球化、翹曲和飛濺等缺陷；傳統(tǒng)金屬增材制造方法在零件成型過程中支撐添加不可避免，在一些成型表面要求較高的場(chǎng)合，支撐去除會(huì)影響到成型零件的表面特征，支撐添加不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致成型零件出現(xiàn)翹曲變形等缺陷；金屬粉塵尺寸很小，極易彌散到空氣中，對(duì)工作人員身體健康和周圍環(huán)境造成不良影響；再者，傳統(tǒng)金屬增材方法的原材料以金屬粉末為主，金屬粉末的價(jià)格較高，增大了生產(chǎn)成本，限制了金屬增材制造方法的推廣和應(yīng)用。最后，激光或者電子束熔化粉末，再凝固堆積獲得實(shí)體零件，不可避免獲得具有較高表面粗糙度的金屬零件(一般在Ra10-30um之間)。

然而，現(xiàn)有的很多薄板材料厚度在0.04-0.2mm之間，可以薄到近乎激光選區(qū)熔化每一層粉末的堆積層厚(一般在0.02-0.1mm之間)，只要將多層薄板按照零件對(duì)應(yīng)層輪廓累積起來(lái)，層層通過某種焊接方式獲得足夠強(qiáng)度，便可以獲得滿足工程應(yīng)用的金屬零件。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種應(yīng)用于金屬增材制造的疊層制造設(shè)備。本實(shí)用新型不必逐點(diǎn)連續(xù)打印零件各分層的每個(gè)點(diǎn)，而是通過激光焊接已被逐層切割好的切割層，自下而上堆積而成型金屬零件。

本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種應(yīng)用于金屬增材制造的疊層制造設(shè)備，包括成型室16、激光切割系統(tǒng)、激光焊接系統(tǒng)、金屬切片傳送系統(tǒng)E以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)17；

所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接控制激光切割系統(tǒng)、激光焊接系統(tǒng)、金屬切片傳送系統(tǒng)；

激光切割系統(tǒng)包括：切割激光器系統(tǒng)A以及切割基臺(tái)系統(tǒng)B；所述切割基臺(tái)系統(tǒng)B設(shè)置在成型室16的底部，用于供給待激光切割的金屬帶材3；切割激光器系統(tǒng)設(shè)置在成型室16的上部，用于按照規(guī)劃路徑通過激光將金屬帶材3切割成所需形狀的金屬切片；

激光焊接系統(tǒng)包括：焊接激光器系統(tǒng)C以及焊接基臺(tái)系統(tǒng)D；所述焊接基臺(tái)系統(tǒng)D包括升降焊接成型缸11；

金屬切片傳送系統(tǒng)E用于將切割基臺(tái)系統(tǒng)上完成的金屬切片運(yùn)送至焊接基臺(tái)系統(tǒng)D的升降焊接成型缸11上；焊接激光器系統(tǒng)C用于將層疊在升降焊接成型缸11上的金屬切片按照規(guī)劃路徑，通過激光逐層焊接成型，進(jìn)而得到所需形狀的完整金屬零件。

所述切割基臺(tái)系統(tǒng)B包括用于原料筒5、切割基板6和廢料筒7；金屬帶材3卷繞在原料筒5上；原料筒5用于供給待切割金屬帶材3的放卷，廢料筒7用于對(duì)完成金屬切片的金屬帶材3進(jìn)行收卷；金屬帶材3的待切割區(qū)域繞過導(dǎo)向輪2并在廢料筒7的牽拉作用下，在切割基板6上表面的切割工位停留/或者移動(dòng)。

所述原料筒5和廢料筒7由放卷電機(jī)4和收卷電機(jī)8驅(qū)動(dòng)；在切割基板6右側(cè)設(shè)有位置傳感器9；在導(dǎo)向輪2的外側(cè)設(shè)有張緊輪1；