【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，尤其涉及一种增材制造装置及其增材制造方法。
技术介绍
1、电子束选区熔化（ebsm）是一种利用电子束作为能量源的增材制造工艺，通过逐层熔融金属粉末层来制备复杂形状、高密度的金属零部件。该技术具有高真空、低应力等优势，在能源动力、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
2、对于制造大型、难焊接的高温合金复杂构件，需要具备大成型幅面、高成型效率、高且均匀的成型温度以及大的成型深度等技术特点。然而，传统粉末床电子束增材制造中存在一些问题，热阴极电子枪的能束功率较小，能量利用效率较低，难以满足高成型幅面的要求；且在长期运行下，阴极容易损耗，导致实体成型质量的不稳定。尽管目前国内已经研发出2×2式四电子束增材制造装置，但仍然存在着上述技术问题。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，进一步改进电子束选区熔化增材制造装置，本专利技术提供一种增材制造装置，包括真空室和射线发生装置；所述的射线发生装置位于所述真空室的上方；所述的真空室用以提供制造所需的真空环境；所述的射线发生装置包括预热装置和间热装置；所述的预热装置数量为至少一个，所述的间热装置数量为至少四个；所述的间热装置以预热装置为原点呈矩阵式均匀分布；
2、所述的预热装置为等离子体阴极电子枪，用以产生对真空室内预热的射线；
3、所述的间热装置为间热式电子枪，用以产生熔化粉末的射线。
4、优选的，所述等离子体阴极电子枪的能束功率≥15kw；所述间热式电子枪的束斑直径为0.15-
5、优选的，所述的等离子体阴极电子枪的数量为一个，所述的间热式电子枪的数量为四个。
6、进一步地，所述的真空室包括成型装置、供粉装置、铺粉装置；其中，
7、所述的成型装置位于射线发生装置的下方，用以提供实体成型所需要的幅面区域；所述的成型装置包括用以承载实体的成型基板；
8、所述的供粉装置位于成型装置的侧部，用以提供实体成型所需要的粉末；
9、所述的铺粉装置位于供粉装置的上方，用以将供粉装置提供的粉末平铺至成型基板上。
10、进一步地，所述的等离子体阴极电子枪位于所述成型基板的中心上方；四个所述的间热式电子枪以所述的等离子体阴极电子枪为原点呈矩阵式均匀分布。
11、进一步地，所述的等离子体阴极电子枪用以产生对成型基板预热的射线。
12、优选的，所述的等离子体阴极电子枪通过在惰性气体环境下激励空心阴极气体电离出电子；所述的间热式电子枪通过在高真空环境下加热钨丝至2500-2800℃激发出电子。
13、优选的，所述的惰性气体为氦气，所述的高真空环境为真空室内的真空度为1.333×10-1pa~1.333×10-3pa。
14、一种增材制造方法，包括以下步骤：
15、预处理：等离子体阴极电子枪对成型基板进行预热，达到满足实体成型的环境温度；
16、铺粉：成型基板下降一层，铺粉装置从供粉装置取当前层粉末，平铺至成型基板上；
17、预热：等离子体阴极电子枪对粉末进行预热，达到实现粉末假烧结状态的环境温度；
18、同幅扫描：间热式电子枪对平铺好的粉末进行熔化，同时等离子体阴极电子枪对形成的粉末床进行温度补偿；
19、重复铺粉、预热、同幅扫描步骤，直至完成实体的增材制造成型。
20、优选的，所述的预处理步骤中，所述的满足实体成型的环境温度为900-1200℃。
21、关于本专利技术的增材制造方法，还有一种次选方案，所述的同幅扫描步骤中，可以先用间热式电子枪对平铺好的粉末进行熔化，再用等离子体阴极电子枪对形成的粉末床进行温度补偿。
22、本专利技术所述的增材制造方法，使用大功率（能束功率≥15kw）的等离子体阴极电子枪与高精度（束斑直径为0.15-0.2mm）的间热式电子枪同时工作，穿插熔化扫描，实现边预热边熔化扫描的效果，与传统的多电子束粉末床装置分步式预热、扫描的方式相比，大幅度提高了成型温度，进一步缩短了成型时间，提高了成型效率。
23、本专利技术的增材制造装置将阴极电子枪与间热式电子枪进行复合，实现增材制造装置中粉末床的快速预热和对逐层堆叠的实体的分区域高精度熔化扫描，突破了搭载常规电子枪的电子束选区熔化装置所面临的幅面极限问题、成型温度极限问题及大功率电子枪灯丝寿命问题，达到高精度、高效率及低成本的效果，为航空航天难焊高温合金材料复杂构件高质量成型提供支撑。
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1.一种增材制造装置，其特征在于，包括真空室和射线发生装置；所述的射线发生装置位于所述真空室的上方；所述的真空室用以提供制造所需的真空环境；所述的射线发生装置包括预热装置和间热装置；所述的预热装置数量为至少一个，所述的间热装置数量为至少四个；所述的间热装置以预热装置为原点呈矩阵式均匀分布；
2.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于，所述等离子体阴极电子枪的能束功率≥15kw；所述间热式电子枪的束斑直径为0.15-0.2mm。
3.根据权利要求2所述的增材制造装置，其特征在于，所述的等离子体阴极电子枪的数量为一个，所述的间热式电子枪的数量为四个。
4.根据权利要求3所述的增材制造装置，其特征在于，所述的真空室包括成型装置、供粉装置、铺粉装置；其中，
5.根据权利要求4所述的增材制造装置，其特征在于，所述的等离子体阴极电子枪位于所述成型基板的中心上方；四个所述的间热式电子枪以所述的等离子体阴极电子枪为原点呈矩阵式均匀分布。
6.根据权利要求5所述的增材制造装置，其特征在于，所述的等离子体阴极电子枪用以产生对成型基板预
7.根据权利要求6所述的增材制造装置，其特征在于，所述的等离子体阴极电子枪通过在惰性气体环境下激励空心阴极气体电离出电子；所述的间热式电子枪通过在高真空环境下加热钨丝至2500-2800℃激发出电子。
8.根据权利要求7所述的增材制造装置，其特征在于，所述的惰性气体为氦气，所述的高真空环境为真空室内的真空度为1.333×10-1Pa~1.333×10-3Pa。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的增材制造装置的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的增材制造方法，其特征在于，所述的预处理步骤中，所述的环境温度为900-1200℃。
...【技术特征摘要】
1.一种增材制造装置，其特征在于，包括真空室和射线发生装置；所述的射线发生装置位于所述真空室的上方；所述的真空室用以提供制造所需的真空环境；所述的射线发生装置包括预热装置和间热装置；所述的预热装置数量为至少一个，所述的间热装置数量为至少四个；所述的间热装置以预热装置为原点呈矩阵式均匀分布；
2.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于，所述等离子体阴极电子枪的能束功率≥15kw；所述间热式电子枪的束斑直径为0.15-0.2mm。
3.根据权利要求2所述的增材制造装置，其特征在于，所述的等离子体阴极电子枪的数量为一个，所述的间热式电子枪的数量为四个。
4.根据权利要求3所述的增材制造装置，其特征在于，所述的真空室包括成型装置、供粉装置、铺粉装置；其中，
5.根据权利要求4所述的增材制造装置，其特征在于，所述的等离子体阴极电子枪位于所述成型基板的中心上...
【专利技术属性】
技术研发人员：畅东博，刘佳，王卫民，
申请(专利权)人：西安空天机电智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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