[实用新型]一种多材料激光选区熔化成型装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光选区熔化成型金属零件的快速成型领域，尤其涉及一种多材料激光选区熔化成型装置。

背景技术

激光选区熔化(SLM)成形技术是增材制造技术的一种，是快速成型技术的最新发展技术。该技术基于离散材料逐层堆积成型原理，依据三维设计软件设计的数字化零件的三维数据，采用高能激光束对原材料粉末逐点、逐线、逐层熔化直接制造出功能零件。与电子束选区熔化、激光选区烧结等金属增材制造技术相比，激光选区熔化成形技术具有成型精度高、致密度高以及后处理简单的特点，可以直接成型出具有复杂几何空间结构的高精度功能零部件。该技术以结构功能一体化设计、制造周期短、近终形、无模具、无刀具等技术优势成为复杂构件快速制造的先进制造手段，是金属增材制造技术最有发展前景的技术之一。

虽然激光选区熔化技术发展迅速，已开始广泛应用于工业、运输、模具、航空航天以及医疗等领域，但是目前激光选区熔化成型设备每次成型时只能选择一种材料，只能够成型出具有单材料性能的零件产品，这无法满足人们对多种材料一体化零件的直接成型要求，严重限制了激光选区熔化技术的应用范围。另外虽有学者尝试送粉式多材料成型方法，但是会导致原始粉末混合而受到污染，无法重复利用。因此需要研究一种能够在一次成型中可以同时选择两种及两种以上材料，并且可以单独回收原始粉末重新利用，同时能满足异种材料之间良好冶金结合性能的激光选区熔化设备。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种多材料激光选区熔化成型装置。通过两供粉系统交替工作，实现异种材料的激光选区成型。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种多材料激光选区熔化成型装置，包括控制系统5、供能系统及成型室16，所述成型室16内包括成型缸14和供粉系统；

所述供粉系统分为第一供粉系统、第二供粉系统；

所述第一供粉系统包括第一粉料缸7、第一铺粉导轨11和第一铺粉臂8；所述第一铺粉臂8安装在第一铺粉导轨11上，并沿其轨迹往复运动；

所述第二供粉系统包括第二粉料缸2、第二铺粉导轨13和第二铺粉臂15；所述第二铺粉臂15安装在第二铺粉导轨13上，并沿其轨迹往复运动；

所述第一铺粉臂8与第二铺粉臂15相互交替工作，用于将与其对应的粉料缸内的粉末平铺在成型缸14的工件6成型区域。

所述第一粉料缸7和第二粉料缸2分别位于成型缸14相邻的两个侧边；第一铺粉导轨11和第二铺粉导轨13分别位于成型缸14相邻的的另两个侧边；

所述第一铺粉导轨11与第二铺粉导轨13的轴线彼此垂直，第一铺粉臂8与第二铺粉臂15的运行轨迹彼此垂直。

所述第一粉料缸7的长度与成型缸14的宽度相等；第二粉料缸2的长度与成型缸14长度相等；第一粉料缸7的长边线垂直于第二粉料缸2的长边线。

所述成型缸14两个临近第一铺粉导轨11和第二铺粉导轨13的侧边，分别设置有第一粉末回收室12和第二粉末回收室9；它们分别对应回收第一粉料缸7和第二粉料缸2在铺粉过程中收集剩余的粉末。

所述第一粉末回收室12的长边与成型缸14的短边尺寸相等；所述第二粉末回收室9的长边与成型缸14的长边尺寸相等。

所述第一铺粉臂8沿第一铺粉导轨11上的运动由第一驱动电机10驱动；

所述第二铺粉臂15沿第二铺粉导轨13上的运动由第二驱动电机1驱动。

所述控制系统5和供能系统相邻、并位于成型室16的右侧空余处；

控制系统5用于控制激光器发射激光、关停激光、控制供粉系统的铺粉运动，以及成型缸14、第一粉料缸7和第二粉料缸2的升降；

供能系统包括激光器4、光纤3和扫描振镜17，激光器4产生的激光通过光纤3传递到扫描振镜17，并照射到成型缸14的工件6成型区域的粉末材料表面。

本实用新型多材料激光选区熔化成型装置的运行方法，包括如下步骤：

步骤一：根据待加工工件6的属性要求，将不同材质的粉末分别装入相应的第一粉料缸7和第二粉料缸2内；

步骤二：控制系统5根据待成型的工件6的属性要求，控制第一铺粉臂8处于初始位置，接着第一粉料缸7内粉末上升一个粉层高度，随后第一铺粉臂8在第一驱动电机10的驱动下，沿着第一铺粉导轨13通过第一铺粉刷19将第一粉料缸7内的粉末平铺到成型缸14的成型区域上，多余的粉末材料则进入第一粉末回收室12内，完成第一粉料缸7的铺粉作业；控制系统5根据工件6成型工艺参数，控制激光器4产生激光束18，同时控制扫描振镜17的扫描速度，开始成型作业；