一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，包括支撑部和供粉部；支撑部包括两个平行且间隔设置的支撑梁；供粉部包括连接梁、刮刀组件、螺杆挤出机构、吸粉组件第一驱动组件和第二驱动组件，连接梁两端分别与两个支撑梁相连；刮刀组件设置在连接梁的底部，连接梁与第一驱动组件相连，刮刀组件在第一驱动组件的带动下沿支撑梁往复移动；螺杆挤出机构、吸粉组件和第二驱动组件均设置在连接梁上，吸粉组件和螺杆挤出机构在第二驱动组件的带动下一同沿连接梁往复移动；刮刀组件和螺杆挤出机构中存储着两种不同的粉末材料。优点是：通过螺杆挤出粉末和刮刀铺送粉末相结合的方式，实现在制造中铺送两种不同粉末的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置
本专利技术涉及3D打印
，尤其涉及一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置。
技术介绍
粉末激光增材制造(3D打印)技术具有成形材料多样化、用途广泛、成形过程简单、材料利用率高等优点，特别是不受零部件形状复杂程度的限制，突破了传统加工中的金属成形(如锻、冲、拉伸、铸、注塑加工)和切削成形的工艺方法，可以在没有工装夹具或模具的条件下，迅速制造出形状复杂又具有一定功能的三维实体模型或零部件。高分子、陶瓷、金属、覆膜砂、生物材料等以及它们的复合粉末等均可作为其成形材料，是最具发展前景的增材制造成形技术之一，属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中“数字化和智能化设计制造”优先主题领域，也是先进的绿色制造技术之一。金属增材制造(3D打印)技术是从20世纪90年代发展起来的一项先进制造技术，该技术依据“增材”的制造原理，对CAD模型进行切片分层处理，数控系统控制工作台按照分层软件给定的路径进行扫描，通过大功率激光融化金属粉末并层层叠加，能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。按照金属粉末的添置方式，金属3D打印主要包括两种工艺技术：采用铺粉方法的激光选区熔化(SelectiveLaserMelting，SLM)技术和采用同轴送粉方法的激光净成形(LaserEngineeredNetShaping,LENS)技术；在诸多3D打印技术当中，选择性激光熔化(SelectiveLaserMelting，SLM)粉末增材制造成形技术能够成形多种金属材料，特别是难加工金属零部件，而且成形精度较高，零件结构复杂度高，所需供电设施简单，耗能低，所用原材料为粉末。该技术采用精细聚焦光斑快速熔化预置的金属粉末，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件，致密度可达到近乎100％，尺寸精度可达20-50um，表面粗糙度达20-30um，是一种极具发展前景的增材制造技术，在航空航天、医疗、汽车、模具等领域具有广泛应用前景。本项目即采用该种3D打印方式直接成形高精度高性能航空航天复杂结构件。但是当前选区激光熔化工艺(SLM)每次零件制造中只能成形一种粉末、铺送一种粉末，在成形零件之前，根据零件的材料种类选用相应的粉末材料进行添加到设备的送粉缸体或储粉槽中进行激光熔化成形。单一材料激光熔化成形后，其零件的性能和功能只能实现单一特性，这对于需求多种功能组合的零件制造需求却无法满足。由于多材料嵌套结构零件可发挥各自材料的优势，组合形成复合性能特点、复合功能特点的结构件或功能件，比如用于共形天线、高温超高温燃烧室的制造等。共形天线功能要求外层为磁屏蔽材料、内层为天线安装结构层，传统制造方法为铆接或粘接，受限于连接工艺，其结构比较简单，无法实现复杂结构制造。超高温燃烧室功能要求为外层为高温合金层用于做结构承载、内层为陶瓷/C-C材料用于做热防护功能，传统制造方法为软骨架人工安装法，受限于安装工艺，其两种材料连接有较大的空隙和较大的几何误差，使用过程也出现非均匀燃烧等。为了实现整体复杂结构使用多种(两种)材料增材制造，利用选区激光熔化增材工艺将零件结构内按多种材料进行成形，发挥不同材料的优势，形成为一个整体的有多种材料结构的零件。目前，国内外研究多材料增材制造有一定的相关报告，但主要集中在两点：一是基于FDM工艺的丝材非金属多材料增材制造；另外一种是基于层间换粉的金属多材料增材制造。这两种多材料工艺，前一种只能实现非金属材料，后一种只能实现每层一种材料，两种方式都无法实现多材料嵌套增材制造。因此多材料高性能结构件的增材制造需求非常迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，包括支撑部和供粉部；所述支撑部包括两个平行且间隔设置的支撑梁；所述供粉部包括连接梁、刮刀组件、螺杆挤出机构、吸粉组件第一驱动组件和第二驱动组件，所述连接梁垂直于所述支撑梁，且其两端分别与两个支撑梁相连；所述刮刀组件设置在所述连接梁的底部，所述连接梁与所述第一驱动组件相连，所述刮刀组件在所述第一驱动组件的带动下随所述连接梁沿所述支撑梁的长度方向往复移动；所述螺杆挤出机构、所述吸粉组件和所述第二驱动组件均设置在所述连接梁上，所述吸粉组件与所述螺杆挤出机构相连，所述螺杆挤出机构与所述第二驱动组件相连，所述吸粉组件和所述螺杆挤出机构在所述第二驱动组件的带动下一同沿所述连接梁的长度方向往复移动；所述刮刀组件和所述螺杆挤出机构中存储着两种不同的粉末材料。优选的，所述支撑梁包括导轨梁和两个间隔设置的支撑座，所述导轨梁的两端分别于两个支撑座固定连接，所述导轨梁上设置有沿其长度方向延伸的第一导轨；所述连接梁的两端分别设置有与两个导轨梁上的第一导轨对应配合连接的第一滑块；所述第一驱动组件包括驱动电机、驱动轴、主动带轮、从动带轮和传送带；属于同一个支撑梁的两个支撑座上分别设置有一个主动带轮和一个从动带轮，所述主动带轮和所述从动带轮上绕设有传送带，所述连接梁的两端分别与两条传送带固定连接，两个主动带轮均固定设置在所述驱动轴上，所述驱动轴与所述驱动电机相连，所述驱动电机带动主动带轮转动，进而通过传送带带动连接梁沿所述第一导轨往复移动。优选的，所述导轨梁的上表面沿其长度方向设置有导槽，所述第一导轨安装在所述导槽内，且所述第一导轨的顶部伸出所述导槽；所述连接梁的两端分别经一U形垫块与第一滑块连接；所述垫块固定在所述第一滑块的上方，令所述垫块与所述第一滑块之间形成通道，所述传动带位于下方的部分穿过所述通道，所述垫块的顶部设置有压块，所述压块将所述传送带位于上方的部分与所述垫块固定连接。优选的，所述刮刀组件包括立板、安装座、刮刀、固定梁和粉末缸；所述连接梁的下表面沿其长度方向间隔设置有两个竖直向下延伸的立板，所述固定梁的两端分别与两个立板的延伸端固定连接，所述安装座设置在所述固定梁的下表面，所述安装座的下表面设置有平行于所述固定梁的安装槽，所述刮刀安装在所述安装槽内，且所述刮刀的下端伸出所述安装槽；所述粉末缸的出口位于刮刀移动的区域内；所述粉末缸中存储第一种粉末材料。优选的，所述连接梁的上表面设置有沿其长度方向延伸的第二导轨；所述螺杆挤出机构包括丝杠、螺母、吊放块、丝杠电机和挤出组件，所述丝杠电机与所述丝杠相连，所述丝杠平行于所述第二导轨设置在所述连接梁上，所述螺母啮合在所述丝杠上，所述吊放块与所述螺母固定连接，所述吊放块向下延伸，所述挤出组件设置在所述吊放块的延伸端；所述吊放块上设置有第二滑块，所述第二滑块与第二导轨对应配合连接。优选的，所述挤出组件包括挤出电机、挤出螺杆和粉末料仓；所述挤出螺杆竖直向下延伸，所述粉末料仓设置在所述挤出螺杆的下方，所述挤出螺杆的上端与所述挤出电机相连，所述基础螺杆的下端伸入所述粉末料仓中，所述粉末料仓底部设置有与外界连通的喷粉嘴；所述粉末料仓中存储第二种粉末材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：包括支撑部和供粉部；所述支撑部包括两个平行且间隔设置的支撑梁；所述供粉部包括连接梁、刮刀组件、螺杆挤出机构、吸粉组件第一驱动组件和第二驱动组件，所述连接梁垂直于所述支撑梁，且其两端分别与两个支撑梁相连；所述刮刀组件设置在所述连接梁的底部，所述连接梁与所述第一驱动组件相连，所述刮刀组件在所述第一驱动组件的带动下随所述连接梁沿所述支撑梁的长度方向往复移动；所述螺杆挤出机构、所述吸粉组件和所述第二驱动组件均设置在所述连接梁上，所述吸粉组件与所述螺杆挤出机构相连，所述螺杆挤出机构与所述第二驱动组件相连，所述吸粉组件和所述螺杆挤出机构在所述第二驱动组件的带动下一同沿所述连接梁的长度方向往复移动；所述刮刀组件和所述螺杆挤出机构中存储着两种不同的粉末材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：包括支撑部和供粉部；所述支撑部包括两个平行且间隔设置的支撑梁；所述供粉部包括连接梁、刮刀组件、螺杆挤出机构、吸粉组件第一驱动组件和第二驱动组件，所述连接梁垂直于所述支撑梁，且其两端分别与两个支撑梁相连；所述刮刀组件设置在所述连接梁的底部，所述连接梁与所述第一驱动组件相连，所述刮刀组件在所述第一驱动组件的带动下随所述连接梁沿所述支撑梁的长度方向往复移动；所述螺杆挤出机构、所述吸粉组件和所述第二驱动组件均设置在所述连接梁上，所述吸粉组件与所述螺杆挤出机构相连，所述螺杆挤出机构与所述第二驱动组件相连，所述吸粉组件和所述螺杆挤出机构在所述第二驱动组件的带动下一同沿所述连接梁的长度方向往复移动；所述刮刀组件和所述螺杆挤出机构中存储着两种不同的粉末材料。


2.根据权利要求1所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：所述支撑梁包括导轨梁和两个间隔设置的支撑座，所述导轨梁的两端分别于两个支撑座固定连接，所述导轨梁上设置有沿其长度方向延伸的第一导轨；所述连接梁的两端分别设置有与两个导轨梁上的第一导轨对应配合连接的第一滑块；所述第一驱动组件包括驱动电机、驱动轴、主动带轮、从动带轮和传送带；属于同一个支撑梁的两个支撑座上分别设置有一个主动带轮和一个从动带轮，所述主动带轮和所述从动带轮上绕设有传送带，所述连接梁的两端分别与两条传送带固定连接，两个主动带轮均固定设置在所述驱动轴上，所述驱动轴与所述驱动电机相连，所述驱动电机带动主动带轮转动，进而通过传送带带动连接梁沿所述第一导轨往复移动。


3.根据权利要求2所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：所述导轨梁的上表面沿其长度方向设置有导槽，所述第一导轨安装在所述导槽内，且所述第一导轨的顶部伸出所述导槽；所述连接梁的两端分别经一U形垫块与第一滑块连接；所述垫块固定在所述第一滑块的上方，令所述垫块与所述第一滑块之间形成通道，所述传动带位于下方的部分穿过所述通道，所述垫块的顶部设置有压块，所述压块将所述传送带位于上方的部分与所述垫块固定连接。


4.根据权利要求3所述的用于选区激光熔化工艺的螺杆式多种材料供粉装置，其特征在于：所述刮刀组件包括立板、安装座、刮刀、固定梁和粉末缸；所述连接梁的下表面沿其长度方向间隔设置有两个竖直向下延伸的立板，所述固定梁的两端分别与两个立板的延伸端固定连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱波，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31