[发明专利]一种双材料铺粉装置的增材制造激光成型设备

说明书

技术领域

本发明属于增材制造设备技术领域，尤其涉及一种双材料铺粉装置的增材制造激光成型设备。

背景技术

增材制造技术其成型原材料通常为粉末、丝料、化学液体等，而目前工业应用的主流技术都是利用激光或电子束为能量源将粉末熔化或粘结成型，例如SLM、SLS、LSF、EBM等技术，其原材料均为几十到几百微米的粉末材料。成型过程中，通过供粉机构与铺粉机构将粉末均匀平摊在成型表面上，再利用激光等能量源将表面特定几何形状区域的粉末熔化，产生冶金结合，最终使零件立体成型。

关于多种粉末成型技术目前只用于LSF设备，其结构是将装有激光发射与喷吹粉末的熔覆头，在三坐标轴的驱动下进行空间堆积成型。由于其原理是定量送粉，故通过不同的送粉器，将多种不同粉末按需求量送往熔覆头便可实现同一零件的多种粉末熔融成型。多种粉末熔融成型较为常见的用途，为先用一种粉末完成成型件主体结构，再用另一种粉末对主体结构表面熔覆一层性能更为优异的涂层材料，来增加成型件表面的物理、化学、生物等各项性能，同时避免使用单一贵金属粉末而带来的成本浪费。此方法多用于航空航天、医疗、船舶、核电等领域。

现有的激光选区熔化设备(SLM)，其较为先进的结构为成型腔体、成型轴、落粉装置、铺粉装置和收粉装置组成，现有技术存在由于其成型原理是通过铺粉装置在成型轴工作台上逐层平铺粉末来实现累积成型，故每层铺设的粉末必然是同一种材料，导致其只能进行单一粉末成型制造，很难像LSF设备一样实现两种材料的混合成型的问题。

发明内容

本发明提供一种双材料铺粉装置的增材制造激光成型设备，以解决上述背景技术中提出了现有技术存在由于其成型原理是通过铺粉装置在成型轴工作台上逐层平铺粉末来实现累积成型，故每层铺设的粉末必然是同一种材料，导致其只能进行单一粉末成型制造，很难像LSF设备一样实现两种材料的混合成型的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种双材料铺粉装置的增材制造激光成型设备,包括连接在成型室一侧端、用于落第一粉末的第一落粉装置，和连接在成型室另一侧端、用于落第二粉末的第二落粉装置；所述的激光成型设备还包括铺粉装置，所述的铺粉装置包括，成型表面从一侧端至另一侧端平铺第一粉末或第二粉末的刮粉机构以及在成型表面从一侧端至另一侧端扫除残余粉末的扫粉机构。

进一步地，所述第一粉末用于形成型件表面涂层，所述第二粉末用于形成成型件主体结构。

进一步地，所述铺粉装置包括刮刀结构、毛刷结构以及控制刮刀与毛刷的刮刀驱动部和毛刷驱动部。

进一步地，所述刮刀结构包括刮刀与刮刀驱动部；所述刮刀驱动部为刮刀连接于驱动其处于工作位与非工作位的导轨气缸。

进一步地，所述毛刷结构包括毛刷与毛刷驱动部；所述毛刷驱动部为毛刷连接于驱动其处于工作位与非工作位的导轨气缸。

进一步地，所述工作位是接触于成型表面的最低位，所述非工作位为非接触于成型表面的位置。

进一步地，还包括出料口，所述出料口在成型室一侧或另一侧。

进一步地，所述成型装置一侧端连接第一收粉装置，其另一侧端连接第二收粉装置，所述第一收粉装置接收从另一侧端铺粉装置推入的粉末或扫粉机构扫入的粉末残料，所述第二收粉装置接收从一侧端铺粉装置推入的粉末或扫粉机构扫入的粉末残料。

进一步地，所述扫粉机构还包括毛刷机械振动装置。

进一步地，所述毛刷机械振动装置包括气控切换连接于导轨气缸的电控阀门。

本发明的上述技术方案有益技术效果如下：

1、本发明包括连接在成型室一侧端，一种粉末的一个落粉装置，和连接在成型室另一侧端，另一种粉末的另一个落粉装置；所述的激光成型设备还包括铺粉装置，所述的铺粉装置包括，成型表面从一侧端至另一侧端平铺一种粉末或另一种粉末的刮粉机构以及在成型表面从一侧端至另一侧端扫除残余粉末的扫粉机构。由于其工作过程为：当一种粉末沿一侧落粉机构粉槽落下，粉末进入铺粉机构中，刮刀处于工作位，刮刀均匀的将粉末平铺在成型表面上，当另一种粉末沿另一侧落粉机构粉槽落下，另一种粉末进入铺粉机构中，刮刀处于工作位，刮刀均匀的将粉末反方向平铺在成型表面上；当扫粉装置扫粉时，毛刷处于工作位，毛刷从一端到另一端沿上升一层的成型表面运动时，会将成型件表面的未成型的粉末扫除。如图5所示，本发明通过对铺粉装置结构的设计与铺粉过程的设计，最终实现增材制造激光成型设备的双粉末激光熔融过程，本方案成型效率远高于LSF设备的双材料成型效率。