[发明专利]一种用于激光增材制造的辅助装备

说明书

本发明属于增材制造技术领域，具体公开了一种用于激光增材制造的辅助装备，包括支架、磁温调控装置和驱动装置；其中，磁温调控装置架设于支架的一端，磁温调控装置包括与支架转动连接的护板组件、设置于护板组件的框体相对两侧壁的两电磁铁组件、以及架设于两电磁铁组件之间的控温底座；驱动装置架设于支架的另一端并驱动两电磁铁组件绕控温底座旋转。以此结构设计的辅助装置，通过对两电磁铁组件绕控温底座转动时所形成的磁场，以及控温底座上的温度场的同步调控，能够方便的实现激光增材制造过程中的熔池凝固参数的调控，进而达到调节打印件凝固组织的目的。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种用于激光增材制造的辅助装备。

背景技术

增材制造是一种融合了计算机辅助设计和材料成型技术为一体的新型制造工艺。与传统的减材制造工艺不同，增材制造是通过计算机将待加工几何体三维模型切片生成加工路径代码，在计算机的控制下沿加工路径逐点逐层叠加进行实体制造。近净成形与自由成型的特点降低了制造成本，解放了设计者的思想。根据使用能源的不同，增材制造又可分为高能束流增材制造(以激光，电子束为能源)与非高能束流增材制造(以电阻加热，特殊光源为能源)。高能束流其能量密度高可以用来加工金属、陶瓷等难熔材料，在商业和研究领域获得了极大的关注。较电子束相比，使用激光对环境的要求低，因而其中又以激光增材制造的研究最为广泛。

激光熔覆沉积制造过程中所具有的快速凝固以及高能量密度使得熔池具有较高的温度梯度和较为定向的温度梯度方向，导致打印件的组织在高度方向有形成柱状晶的趋势，使得零件具有各向异性。同时高温度梯度以及快速热循环导致的热应力使得零件产生裂纹等缺陷。并且激光、粉末、基材、环境间的交互作用在时空间中呈现不均匀性和不确定性，造成宏观的传热传质到微观熔池中凝固形核，晶体生长也具有不稳定性。导致最终产生不均匀不可控的凝固组织。

目前相关领域的研究者对上述问题做了一些相应的研究。相关技术中有利用超声的空化效应，在打印基板上外加超声振动系统，通过对工艺参数的优化以及超振平台的工艺调控，进而打印了具有均匀细小等轴晶的构件。但超声振动的强度会随着零件尺寸的增大而显著降低，该工艺对于零件的尺寸及形状都有所限制，并且很难保证作用在熔池内部的超声能量的均一性；此外也有通过添加旋转磁场来调控激光熔覆沉积IN718的析出相形貌，从而改善打印件的性能。但此方法任然无法有效的控制环境温度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于激光增材制造的辅助装备，通过磁场和温度场同步调控可实现激光增材制造过程中的熔池凝固参数的调控，进而达到调节打印件凝固组织的目的。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于激光增材制造的辅助装备，包括：

支架；

磁温调控装置，架设于所述支架的一端，所述磁温调控装置包括与所述支架转动连接的护板组件、设置于所述护板组件的框体相对两侧壁的两电磁铁组件、以及架设于两所述电磁铁组件之间的控温底座；

驱动装置，架设于所述支架的另一端并驱动两所述电磁铁组件绕所述控温底座旋转。

其中，所述支架的一端竖直紧固有支撑杆，所述支撑杆的上端紧固有所述控温底座。

其中，所述支撑杆套设有空心轴，所述空心轴与所述护板组件的安装座转动连接。

其中，所述驱动装置包括架设于所述支架另一端的电机、设置于所述空心轴的外露端的从动轮、以及设置于所述电机的主动轮与所述从动轮之间的同步带。

其中，所述护板组件包括所述框体、与所述框体相对两侧壁紧固的U形架、以及设置于所述U形架下方与所述支架紧固的所述安装座。

其中，所述空心轴穿设于所述U形架并外露于所述安装座的下底面，且所述空心轴与所述U形架紧固。