[实用新型]一种易于压紧预置金属粉末的铺粉装置

说明书

技术领域

本实用新型属于零件成型制造领域，特别涉及一种易于压紧预置金属粉末的铺粉装置。

背景技术

随着科学技术的发展，用于金属零件快速成型的方法多种多样，其中选区激光烧结是目前被广泛应用的快速成型方法；而选区激光熔化是在选区激光烧结的基础上发展的另一种快速成型方法。这两种成型方法的基本原理均是：根据零件的CAD数据，采用激光选择性地扫描金属粉末，逐层叠加成型，从而加工形成具有特定几何形状的金属零件(成型件)。这些工艺按照粉末的添加方式可以分为：预置粉末(layer bed)方式和实时送粉(powder feed)方式两种。

选区激光烧结/选区激光熔化按照预置粉末方式添加粉末的成型过程如下：铺粉装置在成型缸上铺上一层金属粉末，激光束在计算机控制下，根据成型件截面形状信息，对粉末进行选择性扫描，使扫描区域内的粉末粘结或熔化，得到成型件的单层形状；接着成型缸下降一层厚的距离，铺粉装置重新铺粉，继续进行下一层的成型；如此逐层叠加，最终获得特定几何形状的金属零件。

选区激光熔化快速成型金属零件的关键指标主要包括致密度、精度与表面粗糙度等，而致密度与表面粗糙度的提高与铺粉的质量(表面平整度、紧实度)密切相关。铺粉平整，则粉末对激光的吸收平稳，激光熔化粉末后容易获得平整的成型表面；铺粉平面凹凸不平，则导致粉末对激光的吸收不稳定，因离焦量的变化导致粉末吸收激光能量不足，激光照射在粉末表面功率密度不等，粉末熔化效果有差异，倒置成型面也凹凸不平，最终使得成型件的致密度、表面精度等下降严重。再者，在选区激光熔化过程中，成型表面质量具有“反馈效果”。如铺粉不平，则激光熔化粉末平面呈现凸起或者凹陷，导致下一次铺粉同样不平，如此循环，则会出现“正反馈”效果，即成型表面成型精度越来越差，即使激光扫描同一层也会出现因凹凸不平而导致的功率密度相差较大的现象；而当铺粉平整，激光在整个粉末表面照射均匀，则获得平整的熔化表面，则使得下一层铺粉平整容易实现，则会出现“负反馈”效果，即成型表面精度较好，激光熔化粉末后的成型面平整而光滑，激光辐照金属粉末的熔化凝固行为稳定。

选区激光熔化金属粉末，可使得粉末完全熔化，粉末从松装态50％致密度到完全熔化势必发生收缩。如果铺粉不紧实，粉末松装密度只有40％左右，材料收缩严重，激光与粉末作用的不稳定性增加。而当粉末松装密度提高，使得激光熔化粉末收缩减小，增加了激光与材料作用的可控性。

所以，铺粉的好坏决定了选区激光熔化快速成型零件的优劣，为了获得理想的成型效果，必须获得平整且紧实的铺粉效果。

而目前，应用于选区激光熔化或选择性激光烧结技术的铺粉方式主要包括使用刚性旋转辊、刮板结构或柔性铺粉单元。刚性旋转辊子的制作材料为高硬度不锈钢，一般为420型号，对其表面的光滑度与同轴度要求非常高，铺粉过程中经常出现撞辊、同轴度偏差倒置表面波浪形纹等铺粉缺陷，所以刚性旋转辊子还主要应用于选择性激光烧结技术，如石蜡材料等烧结成型，并不能满足金属粉末成型的要求。而使用刮板结构或柔性铺粉单元，虽然能保证铺粉平整，但是板对粉末的压实作用非常小，在激光辐照后，收缩比较大，容易造成成型件内部残余应力较大，发生变形或者翘曲。因此，在快速成型的加工中，需要有一种既能使得铺粉平整，又能保证铺粉紧实的铺粉装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合理，且既能使得铺粉平整，又能保证铺粉紧实的预置金属粉末的铺粉装置，该装置可用于选区激光烧结和选区激光熔化等快速成型。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种易于压紧预置金属粉末的铺粉装置，包括刮板、压板和安装板，所述刮板和压板依次安装在安装板的同一侧边，或分别安装在安装板的两个侧边；所述压板的最低点与刮板的最低点之间设有一定的高度差，且所述压板的最低点低于刮板的最低点；所述安装板外接驱动机构。

所述高度差的范围优选为0.05mm～0.15mm。

所述刮板的最低点距离粉末平面的高度为0.1mm～0.2mm，所述压板的最低点距离粉末平面的高度为0.02mm～0.1mm。

所述压板的下沿设有倒圆角或自由曲面，作为优选方案，所述倒圆角或自由曲面设在压板的下沿的单边或两边。