[发明专利]一种激光选区熔化成型系统的吸附式面接触柔性铺粉装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光选区熔化成型系统中的零件成型制造领域，尤其涉及一种激光选区熔化成型系统的吸附式面接触柔性铺粉装置。

背景技术

增材制造是一类新型的制造技术，目前作为传统制造技术的补充正在快速的发展。而激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术由于可以直接成型组织致密、冶金结合的金属零件，成为了一种最主流的金属零件增材制造技术。

激光选区熔化成型过程如下：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；接着成型缸下降一个层厚的距离，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。

SLM快速成型金属零件的致密度、表面粗糙度与铺粉质量(表面平整度、紧实度)密切相关。当铺粉平整时，粉床对激光的吸收平稳，激光熔化粉末后容易获得平整的成型表面；当铺粉平面凹凸不平时，则导致粉床对激光的吸收不稳定，粉床的不同位置激光聚焦效果不同，因离焦量的变化导致粉床吸收激光能量不一致，粉末熔化的效果有差异，因而导致SLM扫描成型面也呈现凹凸不平状态，最终使得成型件的致密度、表面质量下降严重。另外SLM成型过程中，成型表面质量具有“反馈效果”，如果铺粉不平整，激光熔化粉末后成型面呈现凸起或者凹陷状态，导致下一次铺粉效果更加不平；而当铺粉平整，激光在整个粉床表面照射均匀，获得平整的熔化表面，因而下一层铺粉容易实现平整的效果。SLM完全熔化金属粉末，粉末从松装密度大约45％完全熔化获得90％以上致密度，材料收缩严重，导致激光与粉末作用的不稳定性增加。当粉末松装密度提高，使得激光熔化粉末后收缩减小，增加了激光与材料作用的稳定性。所以，铺粉效果的好坏某种程度上决定了SLM成型效果。为了获得理想的成型效果，必须获得平整、紧实的铺粉效果。

目前应用于SLM技术(国外也称呼为金属直接激光烧结DMSL)的铺粉方式主要包括刚性旋转辊和刮板结构两种，其中实用新型专利(ZL201020670962.5)《一种选择性激光烧结双辊铺粉装置》采用的刚性旋转辊虽然能较好的压实金属粉末，但是铺粉过程中经常出现撞辊，同轴度偏差会导致表面波浪形纹等铺粉缺陷。所以刚性旋转辊主要应用于SLS技术烧结非金属成型过程的铺粉，并不能满足SLM成型金属零件的要求。普通刮板结构的铺粉装置在铺粉过程中与成型面相撞，一般刮板装置对粉末的压实作用非常小，刮板推动粉末在成型面上行走，与成型面产生的剪切力容易导致成型薄壁件、强度不高的精密件被撞坏。例如本实验室发明的实用新型专利(ZL200920295730.3)《用于快速成型的金属粉末铺粉装置》使用的是刮板结构，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。并且在铺粉过程中，刮板容易和零件发生碰撞，使零件破损，最终导致成型失败。

因此SLM成型系统需要一种柔性铺粉装置，目前主要采用金属柔性薄片作为铺粉刷，这种金属薄板柔性铺粉装置能够较好的保证铺粉过程的平整度和紧实度。例如本实验室的发明专利(ZL201010202552.2)《医用镁合金金属零件的选区激光熔化成型装置及方法》，采用的是不锈钢薄片，每个薄片上有20个刷片单元。但是金属薄片的弹性较大，在遇到金属零件发生热膨胀和翘曲时，虽然不至于将零件碰坏，但是会产生较严重的弹粉和扬粉现象，会使铺粉平面产生一个凹坑，影响铺粉质量。

因此，在SLM快速成型的加工中，需要有一种既能使得铺粉平整均匀，铺粉装置不会与零件发生刚性碰撞，又能保证铺粉紧实，不会产生弹粉和扬粉现象的金属粉末柔性铺粉装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种激光选区熔化成型系统的吸附式面接触柔性铺粉装置。既能使得铺粉平整均匀，铺粉装置不会与零件发生刚性碰撞，又能保证铺粉紧实，不会产生弹粉和扬粉现象；由于柔性铺粉刷与铺粉平面是面接触，所以铺粉过程中遇到凸起和球化缺陷时，铺粉刷不容易被刮坏，寿命长。

本发明通过下述技术方案实现：

一种激光选区熔化成型系统的吸附式面接触柔性铺粉装置，包括A移动支架1、A负压通道器2、柔性铺粉刷4、安装支架5、B负压通道器6，B移动支架8；

安装支架5内设有负压腔19；

所述A移动支架1和B移动支架8，分别固定在安装支架5的两端；

所述安装支架5的底部设有吸附槽13和储粉槽11；