一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置，包括鋪粉臂以及用于安裝鋪粉裝置的裝配面，鋪粉裝置包括A夾板、B夾板、鋪粉刷；A夾板和B夾板端部的內(nèi)側(cè)面分別開設(shè)有對稱形狀的卡槽；鋪粉刷通過A夾板和B夾板的卡槽被夾持在A夾板和B夾板的端部；鋪粉刷的頭部，一部分伸出卡槽外。本裝置使鋪粉平面均勻、厚實(shí)；而且有一定的柔性，避免鋪粉刷跟零件發(fā)生剛性碰撞，防止使零件被碰壞。并且硅膠材料彈性差，鋪粉過程不會產(chǎn)生揚(yáng)粉和彈粉現(xiàn)象。本裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以使鋪粉刷穩(wěn)定地固定在A夾板2和B夾板中，使鋪粉刷在鋪粉過程中不會發(fā)生較大的變形，也使鋪粉刷位置穩(wěn)定不會滑落。
【專利說明】一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)中，尤其涉及一種激光選區(qū)熔化成 型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用于金屬零件快速成型的方法多種多樣，其中激光選區(qū)熔 化是在激光選區(qū)燒結(jié)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，目前被廣泛應(yīng)用的快速成型方法。這些工藝按 照粉末的添加方式可以分為：預(yù)置粉末（layerbed)方式和實(shí)時送粉（powderfeed)方式兩 種。
[0003]激光選區(qū)熔化按照預(yù)置粉末方式添加粉末的成型過程如下：鋪粉裝置在成型缸上 鋪上一層金屬粉末，激光束在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)成型件截面形狀信息，對粉末進(jìn)行選擇性 掃描，使掃描區(qū)域內(nèi)的粉末粘結(jié)或熔化，得到成型件的單層形狀；接著成型缸下降一個層厚 的距離，鋪粉裝置重新鋪粉，繼續(xù)進(jìn)行下一層的成型；如此逐層疊加，最終獲得特定幾何形 狀的金屬零件。
[0004]激光選區(qū)熔化快速成型金屬零件的關(guān)鍵指標(biāo)主要包括致密度、尺寸精度與表面粗 糙度等，而致密度與表面粗糙度的提高與鋪粉的質(zhì)量（表面平整度、緊實(shí)度）密切相關(guān)。鋪 粉平整均勻，則粉末對激光的吸收平穩(wěn)，激光熔化粉末后容易獲得平整的成型表面；鋪粉平 面凹凸不平，則導(dǎo)致粉末對激光的吸收不穩(wěn)定，因離焦量的變化導(dǎo)致粉末吸收激光能量不 足，激光照射在粉末表面功率密度不等，粉末熔化效果有差異，導(dǎo)致成型面也凹凸不平，最 終使得成型件的致密度、表面質(zhì)量等下降嚴(yán)重。再者，在激光選區(qū)熔化過程中，成型表面質(zhì) 量具有"累加效應(yīng)"。如鋪粉不平，則激光熔化粉末平面呈現(xiàn)凸起或者凹陷，導(dǎo)致下一次鋪粉 同樣不平，如此循環(huán)，則會使成型件表面粗糙度越來越差；而當(dāng)鋪粉均勻平整，激光在整個 粉末表面照射均勻，則獲得平整的熔化表面，則使得下一層鋪粉平整容易實(shí)現(xiàn)，則會使成型 件表面光潔度較好，激光熔化粉末后的成型面平整而光滑，激光輻照金屬粉末的熔化凝固 行為穩(wěn)定。
[0005]所以，鋪粉的好壞決定了激光選區(qū)熔化快速成型零件質(zhì)量的優(yōu)劣，為了獲得理想 的成型效果，必須獲得平整，均勻且緊實(shí)的鋪粉效果。
[0006] 而目前，應(yīng)用于激光選區(qū)熔化或激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)的鋪粉方式主要包括使用剛性 旋轉(zhuǎn)輥、刮板結(jié)構(gòu)和柔性鋪粉裝置。
[0007] 剛性旋轉(zhuǎn)輥?zhàn)拥闹谱鞑牧蠟楦哂捕炔讳P鋼，一般為420型號，對其表面的光滑度 與同軸度要求非常高。實(shí)用新型專利（ZL201020670962. 5)《一種選擇性激光燒結(jié)雙輥鋪粉 裝置》采用的剛性旋轉(zhuǎn)輥雖然能較好的壓實(shí)金屬粉末，但是鋪粉過程中經(jīng)常出現(xiàn)撞輥，同軸 度偏差會導(dǎo)致表面波浪形紋等鋪粉缺陷。所以剛性旋轉(zhuǎn)輥?zhàn)又饕獞?yīng)用于選擇性激光燒結(jié)技 術(shù)，如石蠟材料等燒結(jié)成型，并不能滿足金屬粉末成型的要求。
[0008]本實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的實(shí)用新型專利（ZL200920295730. 3)《用于快速成型的金屬粉末鋪 粉裝置》使用的是刮板結(jié)構(gòu)，雖然能保證鋪粉平整，但是板對粉末的壓實(shí)作用非常小，在激 光輻照后，收縮比較大，容易造成成型件內(nèi)部殘余應(yīng)力較大，發(fā)生變形或者翹曲。并且在鋪 粉過程中，刮板容易和零件發(fā)生碰撞，使零件破損，最終導(dǎo)致成型失敗。
[0009] 而目前應(yīng)用在激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)里邊的柔性鋪粉裝置主要采用金屬薄片，這 種金屬薄板柔性鋪粉裝置能夠較好的保證鋪粉過程的平整度和緊實(shí)度。但是金屬薄片的彈 性較大，在遇到金屬零件發(fā)生熱膨脹和翹曲時，雖然不至于將零件碰壞，但是會產(chǎn)生較嚴(yán)重 的彈粉和揚(yáng)粉現(xiàn)象，會使鋪粉平面靠近翹曲部位產(chǎn)生一個凹坑，影響鋪粉質(zhì)量。
[0010] 因此，在快速成型的加工中，需要有一種既能使得鋪粉平整均勻，鋪粉裝置不會與 零件發(fā)生剛性碰撞，又能保證鋪粉緊實(shí)，不會產(chǎn)生彈粉和揚(yáng)粉現(xiàn)象的金屬粉末柔性鋪粉裝 置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 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，提供一種激光選區(qū)熔化 成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、易夾緊，且既能使得鋪粉平整均勻，鋪粉 裝置不會與零件發(fā)生剛性碰撞，又能保證鋪粉緊實(shí)，不會產(chǎn)生彈粉和揚(yáng)粉現(xiàn)象的金屬粉末 柔性鋪粉裝置。
[0012] 本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0013] 一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置，包括鋪粉臂1以及用于安 裝鋪粉裝置19的裝配面8,所述鋪粉裝置19包括A夾板2、B夾板3、鋪粉刷4 ;
[0014] 所述A夾板2和B夾板3端部的內(nèi)側(cè)面，分別開設(shè)有對稱形狀的卡槽9 ;
[0015] 所述鋪粉刷4通過A夾板2和B夾板3的卡槽9，被夾持在A夾板2和B夾板3的 端部；
[0016] 所述鋪粉刷4的頭部11，一部分伸出卡槽9外。
[0017] 所述鋪粉刷4的尾部結(jié)構(gòu)，由兩個矩形平面10疊加構(gòu)成，這兩個矩形平面10之間 相互間隔、并通過連接筋12固定連接；
[0018] 所述鋪粉刷4頭部11的截面形狀呈錐形、三角形或者變漸變曲率的尖曲面。
[0019] 所述卡槽9的形狀與鋪粉刷4的整體外形結(jié)構(gòu)相適配。
[0020] 所述鋪粉刷4頭部11，一部分伸出長度為1. 5mm?2. 5mm。
[0021] 所述A夾板2、B夾板3通過螺栓6與裝配面8上的固定孔7固定在裝配面上。
[0022] 所述A夾板2和B夾板3還包括一個定位機(jī)構(gòu)5,該定位機(jī)構(gòu)由定位孔和定位銷構(gòu) 成。
[0023] 所述鋪粉刷4為硅橡膠材料制成。
[0024] 本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0025] 本實(shí)用新型采用硅膠材料作為鋪粉刷，此硅膠鋪粉刷不僅有一定的硬度，保證能 夠推動粉末，使鋪粉平面均勻、厚實(shí)；而且有一定的柔性，避免鋪粉刷跟零件發(fā)生剛性碰撞， 防止使零件被碰壞。并且硅膠材料彈性差，鋪粉過程不會產(chǎn)生揚(yáng)粉和彈粉現(xiàn)象。熱硅膠材 料，使得本裝置在使用過程中不會因?yàn)榱慵臍堄鄿囟扔绊懫涫褂脡勖?，可保證其使用壽 命及質(zhì)量。
[0026] 本實(shí)用新型鋪粉刷的上下位置，可以通過緊固用的螺栓（螺栓6的外徑小于A夾 板2和B夾板3的固定孔7的內(nèi)徑）來進(jìn)行微調(diào)，解決了鋪粉刷的水平度無法調(diào)節(jié)的問題。
[0027] 本實(shí)用新型的鋪粉刷形狀呈錐形、三角形或者變漸變曲率的尖曲面，漸變曲率的 尖曲面，有較好的柔韌性，當(dāng)熔道產(chǎn)生小凸起或球化缺陷時，柔性鋪粉刷也能平順的刮過凸 起，防止揚(yáng)粉和彈粉現(xiàn)象。這樣的形狀還可以使柔性鋪粉刷牢固在夾板間。
[0028] 本實(shí)用新型的卡槽9具有兩道卡槽，這兩道卡槽正好用于容置鋪粉刷4尾部的兩 個矩形平面。這樣的形狀設(shè)計(jì)可以使柔性鋪粉刷穩(wěn)定地固定在A夾板2和B夾板3中，使 鋪粉刷在鋪粉過程中不會發(fā)生較大的變形，也使鋪粉刷位置穩(wěn)定不會滑落。
[0029] 本實(shí)用新型可用在激光選區(qū)燒結(jié)和激光選區(qū)熔化等快速成型設(shè)備中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖2是圖1所示鋪粉臂與安裝鋪粉裝置的裝配面8的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖3是圖1所示其中一塊A夾板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖4是圖1鋪粉刷結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖5是激光選區(qū)熔化加工過程鋪粉示意圖。
[0035] 圖6是柔性鋪粉原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0037] 實(shí)施例
[0038] 如圖1至4所示。本實(shí)用新型一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝 置，包括鋪粉臂1以及用于安裝鋪粉裝置19的裝配面8,所述鋪粉裝置19包括A夾板2、B 夾板3、鋪粉刷4;
[0039] 所述A夾板2和B夾板3端部的內(nèi)側(cè)面，分別開設(shè)有對稱形狀的卡槽9 ;
[0040]所述鋪粉刷4通過A夾板2和B夾板3的卡槽9，被夾持在A夾板2和B夾板3的 端部；
[0041] 所述鋪粉刷4的頭部11，一部分伸出卡槽9外。
[0042] 所述鋪粉刷4的尾部結(jié)構(gòu)，由兩個矩形平面10疊加構(gòu)成，這兩個矩形平面10之間 相互間隔、并通過連接筋12固定連接；
[0043] 所述鋪粉刷4頭部11的截面形狀呈錐形、三角形或者變漸變曲率的尖曲面。
[0044] 所述卡槽9的形狀與鋪粉刷4的整體外形結(jié)構(gòu)相適配。
[0045] 所述鋪粉刷4頭部11，一部分伸出長度為1. 5mm?2. 5mm。
[0046] 所述A夾板2、B夾板3通過螺栓6與裝配面8上的固定孔7固定在裝配面上。
[0047] 所述A夾板2和B夾板3還包括一個定位機(jī)構(gòu)5,該定位機(jī)構(gòu)由定位孔和定位銷構(gòu) 成。
[0048] 所述鋪粉刷4為硅橡膠材料制成。
[0049] 如圖5所示，金屬粉末20預(yù)置于粉缸18內(nèi)，鋪粉裝置19將金屬粉末20從粉缸18 處刮到成型缸22處，鋪于待成型金屬零件21上，然后鋪粉裝置19回到粉缸處，完成一次鋪 粉。
[0050] 如圖6所示，鋪粉裝置19將金屬粉末20平鋪到已成型表面24上。所述鋪粉裝置 19碰到翹曲23,局部變形后順利越過翹曲23,避免了剛性碰撞和彈粉揚(yáng)粉現(xiàn)象。
[0051] 所述鋪粉臂1和A夾板2和B夾板3的材質(zhì)可采用馬氏體不銹鋼。
[0052] 如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
[0053] 本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的 精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置，包括鋪粉臂以及用于安裝鋪 粉裝置的裝配面，其特征在于： 所述鋪粉裝置包括A夾板、B夾板、鋪粉刷； 所述A夾板和B夾板端部的內(nèi)側(cè)面，分別開設(shè)有對稱形狀的卡槽； 所述鋪粉刷通過A夾板和B夾板的卡槽，被夾持在A夾板和B夾板的端部； 所述鋪粉刷的頭部，一部分伸出卡槽外。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置，其特征在 于：所述鋪粉刷的尾部結(jié)構(gòu)，由兩個矩形平面疊加構(gòu)成，這兩個矩形平面之間相互間隔、并 通過連接筋固定連接； 所述鋪粉刷頭部的截面形狀呈錐形、三角形或者變漸變曲率的尖曲面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置，其特征在 于：所述卡槽的形狀與鋪粉刷的整體外形結(jié)構(gòu)相適配。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置，其特征在 于：所述鋪粉刷頭部，一部分伸出長度為1. 5mm?2. 5mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置，其特征在 于：所述A夾板、B夾板通過螺栓與裝配面上的固定孔固定在裝配面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置，其特征在 于：所述A夾板和B夾板還包括一個定位機(jī)構(gòu)，該定位機(jī)構(gòu)由定位孔和定位銷構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述激光選區(qū)熔化成型系統(tǒng)的易夾緊式柔性鋪粉裝置，其特征在 于：所述鋪粉刷為硅橡膠材料制成。
【文檔編號】B22F3/105GK203863021SQ201420272756
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】王迪, 楊永強(qiáng), 白玉超, 劉睿誠, 宋長輝 申請人:華南理工大學(xué)