【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及增材制造技术，诸如使用金属或陶瓷粉末来形成构建体或涂覆零件表面的增材分层制造工艺。更具体地说，本专利技术涉及用于激光金属沉积制造工艺的粉末供给系统以及用于再填充所述粉末供给系统的粉末供给器的方法。
技术介绍
1、也称为激光熔覆的lmd是一种直接能量沉积(ded)工艺，其中使用激光源产生集中光束，该集中光束被聚焦在基板(工件)的表面上并在基板上产生熔池。采取粉末或线材形式的材料通过一个或多个输送喷嘴射出并进入聚焦激光束。对于添加材料是粉末(例如，金属或陶瓷粉末)的情况，被吹送的粉末与激光束相遇并且被吸收并集成到熔池中，从而沉积在基板表面上。xyz定位机构通常使基板相对于激光移动以逐层产生零件层。该技术允许逐层地增材制造中等尺寸和大型尺寸的复杂几何形状零部件并且具有高的沉积速率(高达10kg/h或甚至更高)。lmd通常使用数据计算机辅助设计(cad)软件或3d对象扫描仪来引导硬件沉积材料。
2、注入激光束的粉末颗粒从供给系统通过圆柱形入口被抽吸到供给喷嘴。现有的粉末供给器使用机械结构来输送计量粉末流。通常，粉末通过由马达驱动的旋转轮的作用而被抽出或推出粉末贮存器。这种供给系统必须在它们的贮存器或料斗内保持恒定的压力(例如，1.5巴或更高)，以避免在粉末流中产生波动，这种波动可能引起以不一致的速率供给粉末。这些波动还可能产生在其他方面需要一致粉末流的质量控制问题。确保粉末在粉末输送喷嘴处有效并且一致地供给到气体粉末流对于激光熔覆是至关重要的，以保证获得高质量的零件。
3、然而，现有粉末供给器
4、因此，在本领域中仍然需要粉末供给系统，特别是可用于高速率制造工艺的系统，其能够以一致的速率和足以制造大尺寸零件的量提供恒定且连续的粉末供应。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的是一种粉末供给系统，其包括可连接到lmd设备的粉末供给器，该粉末供给器包括用于储存粉末的供给料斗、第一粉末出口和第一粉末入口，粉末将通过第一粉末出口供给到lmd设备。如本文所用，lmd设备可以指能够在工件表面处产生熔池(同时向该熔池添加由激光熔融的粉末)的任何装置或系统，诸如激光熔覆机、沉积激光头或喷嘴等。粉末供给器可以优选地为正排量式供给器，其使用将粉末收集在小孔或凹槽中的旋转盘。替代地，粉末供给器可以是螺旋型粉末供给器、包括限定的振动运动驱动器以对粉末材料进行计量的流动粉末供给器或任何其他已知类型的粉末供给器。在一些点处，粉末被吹送到粉末供给管线中，其中气体如氩气或氮气通过粉末供给软管将粉末运送到沉积喷嘴处的所需出口点。
2、粉末供给系统还包括压力产生装置，以在供给料斗内部产生操作压力水平。供给料斗内的操作压力水平通常可以在1.5巴至6巴的范围内，但是可以使用其他压力水平来确保料斗内容物与用于将流化粉末移出料斗并朝向沉积喷嘴移动的粉末载气流之间的适当压力差。虽然在一些实施例中，压力产生装置可以是在两个料斗中产生压力水平的单个压力源，例如活塞螺杆泵、差压产生器、储存所述气体的加压瓶(气瓶)等，但是在一些其他实施例中，可以使用不同的压力源来产生两个压力水平。优选地，压力源将是加压气体源。
3、粉末供给系统还包括至少一个再填充料斗，该再填充料斗被配置成储存附加粉末并且包括流体地连接到第一粉末入口的第二粉末出口，附加粉末通过该第二粉末出口提供给供给料斗。再填充料斗可具有各种各样的形状和容积，这取决于其将安装在其中的系统以及特定增材制造过程的要求。优选地，再填充料斗可以具有选择为储存高达400kg粉末或甚至更多的容积。该附加粉末将是与储存在供给料斗中的粉末相同的粉末。
4、粉末供给系统还包括控制器，该控制器被配置为在粉末供给器的正常操作期间，在接收到第一再填充信号时，使压力产生装置在再填充料斗内产生基本上等于供给料斗中的操作压力水平的压力水平，并且使附加粉末的至少一部分从再填充料斗传送到供给料斗。如本文所用，“粉末供给器的正常操作”是指供给器的将所需粉末剂量提供给lmd设备的常规操作。以这种方式，再填充料斗在供给料斗的正常操作期间在任何时间再填充供给料斗，而不必停止lmd过程。通过在将粉末从再填充料斗传送到供给料斗之前使两个料斗中的压力相等，供给料斗处的压力在粉末传送期间不受影响，因此避免了粉末供给器的出口处的粉末流量的波动。这将粉末流保持在恒定且一致的速率，确保粉末恒定且连续地沉积到相应的基板上并且保证获得高质量零件。另外，通过在粉末供给器的正常供给操作期间执行粉末供给器的料斗的再填充，并且因此不必停止粉末供给，由所述粉末供给器供给的增材制造过程，特别是激光金属沉积过程不必在任何时间中断。这提高了所引述的制造过程的整体效率。
5、一旦预定量的粉末已经从再填充料斗传送到供给料斗，再填充料斗就可以减压。
6、如本文所使用的，控制器可以是cnc控制器、plc或类似物、或包括执行本文所公开的功能所需的硬件和软件的任何其他装置。
7、在一些实施例中，粉末供给系统包括第一流动控制装置，第一流动控制装置位于供给料斗和再填充料斗之间以控制附加粉末的传送。该流动控制装置可以集成到将供给料斗的第一粉末入口与再填充料斗的第二粉末出口连通的导管、管或软管中。第一流动控制装置被配置成允许或防止粉末从再填充料斗朝向供给料斗传送。作为示例，该第一流动控制装置可以是电磁阀或气动阀，并且更优选地是薄膜式电磁阀或薄膜式气动阀。在一些其它实施例中，该阀可以是夹管阀，夹管阀在其正常位置关闭并且在加压时打开，反之亦然。
8、在一些实施例中，粉末供给系统包括第一流量计，该第一流量计位于供给料斗和再填充料斗之间，优选地位于第一流动控制装置的下游，以监测传送到供给料斗的附加粉末的量。这允许更好地控制从再填充料斗传送到供给料斗的粉末量，并且因此更好地控制两个料斗内部的剩余粉末量。
9、在一些实施例中，粉末供给系统包括位于粉末供给器的出口处的第二流量计，以监测要提供给激光金属沉积设备的粉末流量。这允许更好地控制提供给lmd设备的粉末的量。
10、在一些实施例中，粉末供给器包括用于监测供给本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括：
2.根据权利要求1所述的粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括第一流动控制装置(116)，所述第一流动控制装置(116)位于所述供给料斗(102)和所述再填充料斗(113)之间以控制所述附加粉末的传送，其中，所述第一流动控制装置(116)优选为电磁阀或气动阀，更优选为薄膜式电磁阀或薄膜式气动阀。
3.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括第一流量计(122)，所述第一流量计(122)位于所述供给料斗(102)和所述再填充料斗(113)之间，优选地位于所述第一流动控制装置(116)的下游，以监测传送到所述供给料斗(102)的附加粉末的量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括第二流量计，所述第二流量计位于所述粉末供给器(102)的所述出口处，以监测要提供给所述激光金属沉积设备的粉末流量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述粉末供给器(101)包括用于监测所述供给料
6.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述第一再填充信号是从所述第一水平传感器(121)接收的指示所述供给料斗(102)内的粉末水平低于第一预定阈值的信号或从用户接收的信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述再填充料斗(113，200)包括第二粉末入口(211)，通过所述第二粉末入口从外部粉末源提供粉末。
8.根据权利要求7所述的粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括第二流动控制装置，所述第二流动控制装置位于所述第二粉末入口(211)上游，以控制来自所述外部粉末源的粉末传送，其中，所述第二流动控制装置(211)优选为电磁阀或气动阀，并且更优选为薄膜式电磁阀或薄膜式气动阀。
9.根据权利要求7或8所述的粉末供给系统(100)，其中，所述第二粉末入口(211)紧邻所述再填充料斗(113)的纵向轴线定位，并且优选地与所述再填充料斗(113)的所述纵向轴线一致地定位。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括作为附加外部粉末源的旋风料斗(127)，所述旋风料斗(127)流体地连接到所述再填充料斗(113)的第三粉末入口(434)并且被配置成向所述再填充料斗(113)提供粉末。
11.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述再填充料斗(113，200)包括用于监测所述再填充料斗(113，200)内的粉末水平的第二水平传感器(217)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述粉末供给器(101)包括用于监测所述供给料斗(102)内部的压力水平的第一压力传感器(120)，并且所述再填充料斗(113，200)包括用于监测所述再填充料斗(113，200)内部的压力水平的第二压力传感器(210)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述供给料斗(102)和所述再填充料斗(113)分别包括流体地连接到所述压力产生装置(111)的第一气体入口和第二气体入口(117)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述供给料斗(102)和所述再填充料斗(113)被配置成储存金属粉末、陶瓷粉末或两者的组合。
15.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述再填充料斗(113，200)包括用于储存所述粉末的容器(201)，所述容器(201)具有上部圆柱形区段(202)和下部倒置截头圆锥形区段(203)，所述下部倒置截头圆锥形区段(203)相对于水平面具有大于60°的角度，并且优选地，所述角度相对于所述水平面为70°。
16.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述再填充料斗(113)包括电致动搅拌器(106)，所述电致动搅拌器(106)被配置成移动储存在所述再填充料斗(113)内的粉末。
17.根据权利要求16所述的粉末供给系统(100)，其中，所述搅拌器(106)包括联接到所述搅拌器(106)的中心部分的锥体(426)，其中，所述锥体(426)的侧壁相对于所述水平面具有大于60°的角度，并且优选地，所述角度相对于所述水平面为70°。
18.根据权利要求16或17所述的粉末供给系统(100)，其中，所述搅拌器...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括：
2.根据权利要求1所述的粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括第一流动控制装置(116)，所述第一流动控制装置(116)位于所述供给料斗(102)和所述再填充料斗(113)之间以控制所述附加粉末的传送，其中，所述第一流动控制装置(116)优选为电磁阀或气动阀，更优选为薄膜式电磁阀或薄膜式气动阀。
3.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括第一流量计(122)，所述第一流量计(122)位于所述供给料斗(102)和所述再填充料斗(113)之间，优选地位于所述第一流动控制装置(116)的下游，以监测传送到所述供给料斗(102)的附加粉末的量。
4.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括第二流量计，所述第二流量计位于所述粉末供给器(102)的所述出口处，以监测要提供给所述激光金属沉积设备的粉末流量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述粉末供给器(101)包括用于监测所述供给料斗(102)内的粉末水平的第一水平传感器(121)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述第一再填充信号是从所述第一水平传感器(121)接收的指示所述供给料斗(102)内的粉末水平低于第一预定阈值的信号或从用户接收的信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述再填充料斗(113，200)包括第二粉末入口(211)，通过所述第二粉末入口从外部粉末源提供粉末。
8.根据权利要求7所述的粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括第二流动控制装置，所述第二流动控制装置位于所述第二粉末入口(211)上游，以控制来自所述外部粉末源的粉末传送，其中，所述第二流动控制装置(211)优选为电磁阀或气动阀，并且更优选为薄膜式电磁阀或薄膜式气动阀。
9.根据权利要求7或8所述的粉末供给系统(100)，其中，所述第二粉末入口(211)紧邻所述再填充料斗(113)的纵向轴线定位，并且优选地与所述再填充料斗(113)的所述纵向轴线一致地定位。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的粉末供给系统(100)，所述粉末供给系统包括作为附加外部粉末源的旋风料斗(127)，所述旋风料斗(127)流体地连接到所述再填充料斗(113)的第三粉末入口(434)并且被配置成向所述再填充料斗(113)提供粉末。
11.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述再填充料斗(113，200)包括用于监测所述再填充料斗(113，200)内的粉末水平的第二水平传感器(217)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的粉末供给系统(100)，其中，所述粉末供给器(101)包括用于监测所述供给料斗(102)内部的压力水平的第一压力传感器(120)，并且所述再填充料斗(113，200)包括用于监测所述再填充料斗(113，200)内部的压力水平的第二压力传感器(210)。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：P·阿尔瓦雷斯，A·F·皮涅罗·阿莱肖，A·巴塞纳，
申请(专利权)人：塔伦斯系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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