强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸制造技术

本发明专利技术涉及一种强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸，属于3D打印增材制造技术领域，提供了一种能够对成形缸内的零件及粉末进行加热，防止零件薄壁部分冷却过快，使零件内部温度分布趋于均匀的强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸，所采用的技术方案为缸体内设置有液压缸，液压缸的活塞杆上设置有底板，缸体的壁体内置有加热管和第一测温电偶，缸体外部设置有保温层，缸体的上部设置有电磁感应器和磁场测量仪，电磁感应器内置励磁线圈，电磁感应器上连接有中频电源，缸体的顶部设置有屏蔽罩，加热管、电磁感应器、中频电源和磁场测量仪均与主控系统相连接；本发明专利技术广泛用于选择性激光熔化SLM工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸，属于3D打印增材制造

技术介绍
3D打印（增材制造）技术是通过CAD 设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的切削加工，是一种“自下而上”材料累加的制造方法。增材制造技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，减少了加工周期。而且越是复杂结构的产品，其制造的速度作用越显著。近年来，增材制造技术取得了快速的发展，在医疗、航空航天、汽车、军工、模具、电子电器、造船等行业获得应用，推动了我国制造技术的发展。目前典型的3D打印技术主要有：选择性激光烧结（SLS）、选择性激光熔化（SLM）、光固化立体成形（SLA）、熔融沉积制造（FDM）等。金属零件SLM成形为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。SLM成形时先在计算机上设计出零件的三维模型，然后对该三维模型进行切片分层，得到各截面的二维轮廓数据，将这些数据导入快速成形设备计算机中，计算机按照设置的扫描方式类型，驱动成形系统进行扫描成形。激光束开始扫描前，送粉缸先上升一定高度，刮刀将粉末铺到基板上，形成一个均匀平整的粉层。然后计算机控制激光束按当前层的二维轮廓数据选择性地熔化基板上的粉末。当该层轮廓扫描完毕后，重复上述步骤进行下一层面的激光烧结成形，直到整个零件加工完毕成三维金属零件。SLM成形过程中零件内部组织难以控制，往往存在枝晶粗大、成分偏析等缺陷，从而降低了制品的力学性能。同时成形零件内部温度分布不均，容易发生翘曲变形，从而影响产品质量。
技术实现思路
为解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种能够对成形缸内的零件及粉末进行加热，防止零件薄壁部分冷却过快，使零件内部温度分布趋于均匀的强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸，包括：缸体，所述缸体内设置有液压缸，所述液压缸的活塞杆上设置有底板，所述缸体的壁体内置有加热管和第一测温电偶，缸体外部设置有保温层，所述缸体的上部设置有电磁感应器和磁场测量仪，所述电磁感应器和磁场测量仪位于保温层的外部，所述电磁感应器内置励磁线圈，电磁感应器上连接有中频电源，缸体的顶部设置有屏蔽罩，所述加热管、电磁感应器、中频电源和磁场测量仪均与主控系统相连接。优选的，所述加热管呈连续U型结构布置。优选的，所述底板上设置有保温板，所述保温板上设置有加热基板，所述加热基板上设置有多个加热槽，所述加热槽内设置有加热丝和第二测温电偶，所述加热丝和第二测温电偶均与主控系统相连接。优选的，所述底板的底部设置有红外线测距装置。优选的，所述缸体和加热基板均由铸铝材料制成，且缸体的侧壁厚度为10-20mm，加热基板的厚度为30-40mm。优选的，所述保温层为耐高温硅酸铝毡，保温层的厚度为20-30mm。优选的，所述缸体的侧壁外部上设置有耳座，所述耳座通过固定螺栓固定在侧壁支架上。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术中缸体和加热基板均采用铸铝加热板制成，能够对成形缸内的零件及粉末进行加热，防止零件薄壁部分冷却过快，使零件内部温度分布趋于均匀，防止翘曲变形发生。在SLM成形过程中该装置能够产生电磁场对激光熔化的熔体进行电磁搅拌，使熔体内部产生扰动，从而使成分场和温度场分布趋于均匀，减少成分偏析，细化凝固组织，提高制品的力学性能。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术中成形缸侧壁内部结构示意图。图3为本专利技术中加热基板的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸，包括：缸体1，缸体1内设置有液压缸17，液压缸17的活塞杆上设置有底板10，缸体1的壁体内置有加热管19和第一测温电偶20，加热管19呈连续U型结构布置。缸体1外部设置有保温层11，缸体1的上部设置有电磁感应器3和磁场测量仪13，电磁感应器3和磁场测量仪13位于保温层11的外部，电磁感应器3内置励磁线圈4，电磁感应器3上连接有中频电源12，缸体1的顶部设置有屏蔽罩2，加热管19、电磁感应器3、中频电源12和磁场测量仪13均与主控系统18相连接。其中，底板10上设置有保温板9，保温板9上设置有加热基板8，加热基板8上设置有多个加热槽21，加热槽21内设置有加热丝15和第二测温电偶16，加热丝15和第二测温电偶16均与主控系统18相连接，底板10的底部还设置有红外线测距装置14。缸体1为铸铝加热板，采用铝合金浇注成形，随后进行精加工，缸体1侧壁厚度为10-20mm。如图2所示，侧壁内部安装加热管，加热管19在侧壁内部呈连续U型结构分布，侧壁使用温度范围0-400℃。侧壁内部同时安装有第一测温电偶20，用于测量侧壁的温度。加热管19和第一测温电偶20与主控系统18相连，第一测温电偶20将测温信号反馈给主控系统18，主控系统18根据反馈的温度信号及设定值调整加热管19温度，从而使成形缸内零件温度分布趋于均匀。缸体侧壁上加工有耳座6，耳座6通过固定螺栓5将侧壁16固定在侧壁支架7上。如图3所示，加热基板8为铸铝加热板，加热基板8厚度为30-40mm。加热基板8上设置有多个加热槽21，加热槽21内部安装有独立的加热丝15及第二测温热电偶16，并且与主控系统18相连。主控系统18根据实际需要及第二测温电偶16反馈的信息，调整独立加热系统，对加热基板8不同部位进行分区加热，从而实现了对零件不同部位进行不同温度的预热，使零件内部温度分布趋于均匀。在加热基板8下面安装保温板9，用于对加热基板8进行保温。在保温板9下面安装底板10，对加热基板8起支撑作用。底板10下安装红外线测距装置14，用于测量成形过程中，加热基板8下移速度及下移距离，从而实时监测打印层厚及打印制品的高度，如果出现异常，及时提醒操作者，调整工艺参数，保证打印精度。底板10下端与液压缸的活塞杆连接，通过调整液压缸17来实现底板10及底板10上的加热基板8等装置升降。在缸体1外面安装保温层11，对缸体1及其内部粉末和零件进行保温，保温层11材料为耐高温硅酸铝毡，保温层厚度为20-30mm。在成形缸保温层11外面安装电磁感应器3，电磁感应器3主要由励磁线圈4组成，与中频电源12连接。当励磁线圈4内部通过交变电流时，将会产生交变磁场，从而作用于激光熔化的金属液滴。在电磁感应器3和缸体1之间安装磁场测量仪13，用于测量磁场强度。电磁感应器3、磁场测量仪13与主控系统18相连。磁场测量仪13测到磁场强度后，反馈给主控系统18，主控系统18根据设定值调整电磁感应器3内部电流大小，从而调整最佳的磁场强度。在电磁感应器3上方安装屏蔽罩2，用于减少对其他电子仪器的磁场干涉，屏蔽罩2由不锈钢薄板制成。屏蔽罩金属2在磁场作用下产生与感应器电流反向的涡流，涡流同交变磁场相互作用，部分抵消了交变磁场。本文档来自技高网...

【技术保护点】
强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸，包括：缸体，所述缸体内设置有液压缸，所述液压缸的活塞杆上设置有底板，所述缸体的壁体内置有加热管和第一测温电偶，缸体外部设置有保温层，所述缸体的上部设置有电磁感应器和磁场测量仪，所述电磁感应器和磁场测量仪位于保温层的外部，所述电磁感应器内置励磁线圈，电磁感应器上连接有中频电源，缸体的顶部设置有屏蔽罩，所述加热管、电磁感应器、中频电源和磁场测量仪均与主控系统相连接。

【技术特征摘要】
1.强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸，包括：缸体，所述缸体内设置有液压缸，所述液压缸的活塞杆上设置有底板，所述缸体的壁体内置有加热管和第一测温电偶，缸体外部设置有保温层，所述缸体的上部设置有电磁感应器和磁场测量仪，所述电磁感应器和磁场测量仪位于保温层的外部，所述电磁感应器内置励磁线圈，电磁感应器上连接有中频电源，缸体的顶部设置有屏蔽罩，所述加热管、电磁感应器、中频电源和磁场测量仪均与主控系统相连接。2.根据权利要求1所述的强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸，其特征在于：所述加热管呈连续U型结构布置。3.根据权利要求1所述的强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸，其特征在于：所述底板上设置有保温板，所述保温板上设置有加热基板，所述加热基板上设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵占勇，白培康，刘斌，王建宏，李玉新，韩冰，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14