[發明專利]一種提高金屬粉床增材制造過程鋪粉質量的裝置

有效

• 申請號: 202010625158.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111842891B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 周奇;曹龍超;胡杰翔;徐杰;彭玉童;李京昌;林泉;盛閩華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B22F12/63
• 分類號: B22F12/63;B22F12/13;B22F10/28;B33Y30/00;B33Y40/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 徐美琳;李智

本發明公開了一種提高金屬粉床增材制造過程鋪粉質量的裝置，屬于增材制造領域，包括：支撐底座、絲杠螺母、滾壓圓柱筒、支架、升降機構、滾珠絲杠、步進電機；支撐底座固定于金屬粉床增材制造設備的鋪粉機構上；步進電機位于支撐底座的上端，與滾珠絲杠的一端通過齒輪連接，用于驅動滾珠絲杠轉動；絲杠螺母與滾珠絲杠螺紋連接，用于在滾珠絲杠轉動時，進行上下移動；升降機構與絲杠螺母固定連接，用于在絲杠螺母的帶動下進行上下移動；滾壓圓柱筒通過支架與升降機構固定連接，用于在升降機構的帶動下運動，從而調節滾壓圓柱筒對粉層的壓緊力。本發明通過調整壓緊力最終實現對粉堆的碾壓，從而減小粉末顆粒的間隙，提高鋪粉過程的填料密度。

技術領域

本發明屬于增材制造領域，更具體地，涉及一種提高金屬粉床增材制造過程鋪粉質量的裝置。

背景技術

近年來，金屬粉床增材制造技術，如激光選區熔化技術、電子束選區熔化技術等因極大的應用前景，受到了國內外學術界和工業界廣泛的關注。然而，目前金屬粉床增材制造件的性能和精度不穩定，嚴重阻礙了其在工業中的廣泛應用。金屬粉床增材制造過程中影響零件性能和精度的因素眾多，其中鋪粉質量是重要的影響因素之一。鋪粉質量包括粉層的致密性和粉層的表面粗糙度，粉層的致密性與成形件的空隙、裂紋等缺陷有關；粉層的表面粗糙度會影響熱源分布和熱源與粉末的作用過程，與球化等缺陷密切相關。高致密性的粉層可使粉末熔化過程穩定連續，減少球化、收縮和氣孔等缺陷。

現有的鋪粉機構主要有刮刀和鋪粉輥兩種，鋪粉輥因具有壓實作用可以使鋪粉致密性高且分層表面質量好，然而，當制造件發生變形時，容易損壞壓輥，頻繁更換壓輥會降低制造效率，同時造成金屬粉末的浪費。由于刮刀的底部安裝了橡膠條，可以避免零件的變形與鋪粉機構發生干涉，但是，鋪粉層致密性相對較低，且當刮刀出現豁口時會直接影響粉層的表面質量。

進一步的，現有鋪粉機構很難解決應力凹陷導致的粉層分布不均勻的問題，影響了粉層的填充質量；也不能有效解決因粉末之間的相互作用力而導致粉末粘聚的問題，降低了粉層的致密性。同時，上一層凝固表層可能會出現凸起和不均勻收縮，影響鋪粉質量。

由此可見，現有金屬粉床增材制造技術存在鋪粉質量較差的技術問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種提高金屬粉床增材制造過程鋪粉質量的裝置，由此解決現有金屬粉床增材制造技術存在鋪粉質量較差的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種提高金屬粉床增材制造過程鋪粉質量的裝置，包括：支撐底座、絲杠螺母、滾壓圓柱筒、支架、升降機構、滾珠絲杠、步進電機；

所述支撐底座固定于金屬粉床增材制造設備的鋪粉機構上；

所述步進電機位于支撐底座的上端，與滾珠絲杠的一端通過齒輪連接，用于驅動滾珠絲杠轉動；

所述絲杠螺母與滾珠絲杠螺紋連接，用于在滾珠絲杠轉動時，進行上下移動；

所述升降機構與絲杠螺母固定連接，用于在絲杠螺母的帶動下進行上下移動；

所述滾壓圓柱筒通過支架與升降機構固定連接，用于在升降機構的帶動下運動，從而調節滾壓圓柱筒對粉層的壓緊力。

進一步地，裝置還包括：加熱模塊，所述加熱模塊位于支撐底座的下端，用于對粉層和凝固表層進行加熱。

進一步地，裝置還包括：導軌支座，所述導軌支座固定于支撐底座上。

進一步地，滾珠絲杠的兩端與導軌支座通過軸承連接。

進一步地，裝置還包括：滑動導軌，所述滑動導軌固定在所述導軌支座上，并與所述升降機構滑動連接。

進一步地，滑動連接時，所述升降機構的連接孔內置銅套筒襯墊。

進一步地，導軌支座的數量為兩個，分別置于所述滑動導軌的兩端。