[发明专利]一种应用于激光增材制造的铺粉装置

说明书

本发明公开了一种应用于激光增材制造的铺粉装置，该装置包含储粉组件、选区铺粉组件和辅助移动组件。铺粉时，首先利用储粉组件为选区铺粉组件提供适宜数量的金属粉末，然后选区铺粉组件在辅助移动组件带动下选择性地在特定位置铺置金属粉末。应用该装备，可根据金属零件与随形缸体的切片截面灵活调整粉末床的形状与位置，极大提升了同步送料与预置铺粉相结合的激光增材制造技术的粉末原料利率。与此同时，该装置亦可应用于常规的激光选区熔化技术。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种应用于激光增材制造的铺粉装置。

背景技术

因具有柔性化程度高、产品性能优良、材料适应性广泛等一系列优点，激光增材制造技术已经成为金属零件加工领域的研究热点。

根据工艺特性的不同，激光增材制造技术可分为同步送料、预置铺粉、同步送料与预置铺粉相结合三种类型。其中，同步送料激光增材制造技术包括激光熔覆沉积与激光送丝沉积，在加工过程中利用同轴送料喷嘴将金属粉末/金属丝同步运送至由激光束辐照形成的动态熔池中，完成金属粉末/金属丝的熔化、凝固成形，具有较高的成形效率，但仅能成形简单形状产品。预置铺粉激光增材制造技术主要指激光选区熔化，其预先使用刮刀在基板上方铺设一层具有一定厚度的金属粉末，再利用扫描振镜输出激光束，实现对粉末层的选择性熔化/凝固成形。该技术可成形复杂形状产品，但必须使用成形缸来容纳基板和基板上方的零件及粉末床，如需成形大尺寸零件，则必须使用大尺寸的成型缸，而后者承载的大量粉末会给装备的机械运动部件带来巨大的负荷，大幅度提升装备的制造难度与维护成本。

与前述两种类型的激光增材制造技术相较，同步送料与预置铺粉相结合的激光增材制造方法具有更为广阔的应用前景,其首先以激光熔覆沉积或激光送丝沉积的方式在基板表面制备一层形状与金属零件层相适应的闭合随形缸体，然后以随形缸体为铺粉基准，在随形缸体内部铺置粉末层，并采用扫描振镜选区熔化粉末床成形零件切片层，还可根据精度需求在制造下一随形缸体切片层前对已成形的金属零件片层进行机械加工。这种方法不仅继承了激光选区熔化技术可成形复杂结构的优点，还突破了常规激光选区熔化设备中尺寸固定成型缸对零部件尺寸的限制，同时避免了现有激光增材制造中零件内表面精度难以达标的问题，可一次性地制造各种尺寸及结构的高精度金属零件。

由工作原理决定，同步送料与预置铺粉相结合的激光增材制造技术在成形金属零件时，粉末床的水平截面轮廓一般会沿零件竖直方向变化。然而，现有的铺粉装置通常只能铺置水平截面轮廓固定的粉末床。为保证零件成形过程中每层粉末均能完整铺置，必须使用有效铺粉区域可将随形缸体最大水平截面覆盖的铺粉装置，这无疑会导致在大多数粉末层的铺置过程中出现多余粉末散落至随形缸体之外区域的情况，造成粉末原料的浪费。因此，开发一种铺粉区域可在零件制造过程中灵活调整的铺粉装置具有重要意义。

发明内容

针对上述不足，本发明提出了一种应用于激光增材制造的铺粉装置，旨在提升同步送料与预置铺粉相结合的激光增材制造技术的粉末原料利用率。

本发明提供的一种应用于激光增材制造的铺粉装置，其特征在于，该装置包括储粉组件、选区铺粉组件和辅助移动组件；

所述储粉组件包括储粉舱与转轴；储粉舱用于存储金属粉末；转轴安装于储粉舱下方，用于在金属零件的激光增材制造过程中通过轴向转动将储粉舱存储的金属粉末提供给所述选区铺粉组件；