[發明專利]一種重力送粉方法及裝置

有效

• 申請號: 202111417205.6
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN113828925B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 北京煜鼎增材制造研究院有限公司
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342;B23K26/70;B33Y30/00;B33Y40/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種重力送粉裝置，所述送粉裝置包括龍門式數控機床，粉箱，勢能控制裝置，加工平臺和粉末回收裝置，所述粉箱，加工平臺和粉末回收裝置都安裝在龍門式數控機床上。本發明通過特殊的粉末是能控制裝置，利用重力送粉能夠較好的避免粉末發散，同時能夠大幅減少對熔池穩定性的擾動，提高成形精度和表面光潔度，并將熔池得粉率提高到90%以上。

技術領域

本發明涉及金屬材料增材制造技術領域，尤其是涉及一種重力送粉方法及裝置。

背景技術

增材制造技術（Additive Manufacturing, AM）俗稱3D打印技術，是一種通過建立數字模型，逐層堆積獲得三維零件的高效數字化成形技術。增材制造復雜金屬零件周期短、無需模具、響應設計速度快，是科研和制造業關注的熱點技術，已逐步應用于汽車、航空航天、醫療等領域。激光熔化沉積增材制造技術與鍛造和鑄造等傳統金屬零件制造技術相比具有以下優勢：高性能材料制備與復雜構件制造一步完成，其高度柔性的特質可以實現高性能非平衡材料與復雜結構制造，成形構件具有無宏觀偏析、成分均組織致密的快速凝固非平衡組織，綜合力學性能優異；無需大型鍛造設備、大型鍛壓模材料利用率加工時間段、成本低、周期短、尤其適合高性能難加工金屬合金大型復雜結構件的快速低成本生產，此外其高度柔性的制造特點可廣泛應用于金屬構件的修復，還可以與傳統制造技術相結合形成混合制造技術。特別是增材制造以激光為熱源，激光光斑很小，所產生的增材制造的熔池為微米級別，得到微區冶金的效果。

通過高能激光輻照金屬基材表面形成熔池，送料裝置將定量的原材料輸送到熔池中，原材料熔化后和基材形成良好的冶金結合，這是激光表面熔覆、激光增材制造、激光修復、激光焊接等激光加工技術的基本原理。送粉是常用的送料方式，一般采用送粉氣將粉末吹入熔池。

然而送粉氣會加劇粉末發散，特別是大送粉量時，將導致粉末無法完全進入熔池，不僅影響粉末利用率，而且會降低成形精度和表面光潔度。此外，送粉氣可能還會擾動熔池，使熔池不穩定，破壞加工過程，影響加工構件性能。采用上述方式進行送粉，送粉量超過5kg/h就將嚴重影響加工過程及構件性能。

發明內容

本發明提出并設計了一種新的送粉裝置及方法，以解決前述現有技術中所存在的送氣送粉中的各種問題，即，采用重力送粉裝置以及相應的送粉方法，創新性的提出了利用粉末自身重力進行送粉的送粉模式，能夠實現45kg/h或更高的送粉量，能夠較好的避免粉末發散，同時能夠大幅減少對熔池穩定性的擾動，提高成形精度和表面光潔度，并將熔池得粉率提高到90%以上。

具體的，本發明首先提供一種重力送粉裝置，其特征在于：

所述送粉裝置包括龍門式數控機床1，粉箱2，勢能控制裝置3，加工平臺4和粉末回收裝置5，所述粉箱2，加工平臺4和粉末回收裝置5都安裝在龍門式數控機床1上；

所述勢能控制裝置3通過多級液壓機構13連接在加工平臺4上，并通過第一可伸縮軟管6和第二可伸縮軟管7分別與粉箱2和粉末回收裝置5通過可開閉的閥門連通；所述勢能控制裝置3為可容納粉末的中空結構，并且內部設置具有緩沖作用的多層篩網12；所述勢能控制裝置3通過送粉管15與設置加工平臺4下方的加工頭安裝座19連通。

進一步優選的，所述送粉管15通過轉動盤14與勢能控制裝置3連接，所述轉動盤14可拆卸地安裝在勢能控制裝置3上，并且轉動盤14上有復數個送粉孔，所述復數個送粉孔的孔徑大小各不相同，轉動轉動盤14以使所述送粉孔與送粉管15對應連通時則開啟送粉；更進一步優選的，所述送粉管15為可伸縮的多級套管，可隨所述多級液壓機構13調節時對應伸縮。

進一步優選的，所述加工頭上部安裝次級勢能控制裝置21，其結構與所述勢能控制裝置3相同；次級送粉管22連通次級勢能控制裝置21以將粉末送入，次級勢能控制裝置21下方設置次級轉盤23，所述次級轉盤23與所述轉動盤14結構相同；次級勢能控制裝置21通過次級回收管道24與次級粉末回收裝置25連接，次級粉末回收裝置25分別連接次級粉管26和次級氣管27。