[发明专利]一种多组分粉末成分实时可变的送粉系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可实现多路送粉条件下粉末成分配比连续变化及多线段插值模拟送粉曲线的新型送粉系统，其强大的多组分粉末成分配比设计功能，独特的小体积粉末输出结构设计以及良好的电气控制系统的同步操控性，保证了激光成形制造中多粉末成分配比的高精度连续可控，可很好满足梯度材料激光制备工艺对成形过程中多组分粉末成分配比连续变化的粉末输送这一特殊要求，属于激光制造技术及设备领域。

背景技术

功能梯度材料（Functionally Gradient Materials—FGM）由于其成分及性能的梯度变化，所以具备其他均质单一材料及涂层材料所不具备的综合性能优点。基于同步送粉激光熔覆工艺，通过逐层改变多粉末成分配比，制备沿堆积方向（叠加方向）呈逐层梯度变化的梯度材料，但其每一层的成分及组织性能为均匀一致的，是不变的，所以其层与层之间的成分及组织性能非连续变化。随着功能梯度材料特性的不断发展和五轴机床系统（机器人系统）等多变灵活的成形手段在激光成形制造中的扩大应用，随着增材制造概念日益成为共识，伴随着3D打印制造技术的兴起，在成形过程中，通过成分及性能的连续可控变化，实现功能零件的几何形状、物理性能和材料性能的一体化制造将成为激光成形技术的研究热点。

所以，作为添加材料的多粉末成分配比的控制与输送是保障成分及性能连续变化的梯度功能材料（功能零件）激光成形制备技术的工艺前提，所以亟待研制一种可实现高精度控制多粉末成分配比的粉末输送系统。基于此，基于负压吸附正压输送的气力输送原理，发明了一种可实现多粉末成分实时变化的送粉系统，并从关键部件机械结构、粉末成分配比控制及系统电气运行原理等多方面进行设计研究，开发了可实现多粉末成分配比连续变化及多线段插值模拟送粉曲线的新型送粉系统。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有同步送粉系统中，无法实现激光成形过程中多组分粉末成分的连续变化及实时控制，解决现有梯度材料或功能零件激光成形制造中对多粉末成分连续变化及实时控制的需求，而发明的一种多种粉末成分配比及实时控制的粉末输送系统。

一种多组分粉末成分实时可变的送粉系统，其包括有送粉装置1、粉末参数设置装置2、送粉装置选择开关3，电气机箱4；送粉气体流量计5；其中电气机箱4内设置有PLC系统和送粉电机17；粉末参数设置装置2与PLC系统相连，粉末参数设置装置2设置的粉末输送参数由PLC系统处理后，输送给送粉电机17，送粉电机17带动送粉装置1中的驱动轴23及粉末承载盘12转动；送粉装置选择开关3与送粉装置1的送粉电机17以及送粉气体流量计5的控制器件电气连接；送粉气体流量计（5）进气端同送粉气气源相连，出气端与送粉装置送气块（25）相连；粉末参数设置装置2用来设置多粉末的粉末输送参数，包括每个送粉装置1粉末输送参数的多段送粉参数栏，所述的每个参数栏所包含三个送粉参数，即为粉末承载盘初始运转速度Vs，终止运动速度Ve，运转时间T；

所述的送粉装置1为多个，分别用于给不同成分的粉末送粉；多个送粉装置1分别连接有一个送粉电机17的输出轴。

在所述的送粉装置1中，储粉桶7、出粉件9和送气块25连接在密封盖8上；卡环11、密封盖8、托盘23同底盘13固定连接在一起，形成密封腔；连通管24安装在储粉桶7中，保证储粉桶7内气体压强同密封腔内压强相等；入粉块22和出粉块10通过其底部凸起部位同粉末承载盘12的环槽嵌入连接，保证两者在粉末承载盘12径向上位置固定，在周向位置上可自由移动；驱动轴21同粉末承载盘12连接在一起，驱动轴21通过其底部方槽同送粉电机17的输出轴连接；弹簧18安装在送粉电机17和驱动轴21之间；送粉电机17的转动带动驱动轴21和粉末承载盘12转动，完成粉末的连续铺展；连接法兰14同底盘12刚性连接；法兰盖板16刚性连接在连接法兰14上；送粉电机17刚性连接在法兰盖板16上；连接法兰14内安装油封19和滚动球轴承20，油封19和滚动球轴承20的安装内孔参考驱动轴22的直径尺寸；