[实用新型]一种粉床增材制造电磁感应减缓零件应力的装置

说明书

本实用新型公开了一种粉床增材制造电磁感应减缓零件应力的装置，其特征在于，包括成形缸，成形缸内设置有驱动电机，驱动电机的输出轴上连接有滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构另一端连接有加热基板，加热基板四周整合有电磁发生器，绕成形缸外壁上端设置有电磁感应器，电磁感应器连接有第一电磁发生电源，电磁发生器连接有第二电磁发生电源，第一电磁发生电源和第二电磁发生电源均连接有设备主控系统。采用直流磁场对激光熔池凝固过程中的液固界面前沿动量和溶质传输施加扰动，改变液固界面的凝固结晶形态，进而达到控制熔池凝固过程中相变应力的目的。

技术领域

本实用新型属于粉末床激光选区熔化增材制造设备技术领域，涉及一种粉床增材制造电磁感应减缓零件应力的装置。

背景技术

激光选区熔化(SLM)成形技术是近几十年发展起来的一种逐点、逐层堆积成形的3D打印技术，它是在预制粉末层上利用激光逐点熔化烧结构件横截面形貌，通过逐层累加的方法获得构件三维实体。SLM成形技术能够实现具有复杂结构高性能致密金属的无模具、快速自由成形。SLM技术集成了激光技术、计算机技术、数控技术和材料技术等诸多先进技术，具备了加工工序简单、能耗低、柔性高、环境友好、成形与组织性能控制一体化等特点，采用SLM成形技术加工的零件性能与锻件相当。由于SLM技术具备了上述先进材料加工技术要求的所有特性，得到材料加工界的青睐，在短短的10余年间迅速发展起来，成为许多加工和应用领域众所瞩目的重要新技术。

但是，粉床激光选区熔化设备在构建金属零件过程中，零件长期经历高能激光束周期性、激烈、非平衡、循环加热和冷却及其短时非平衡循环固态相变，还有强约束下移动熔池的快速凝固收缩等冶金和凝固行为在零件内部产生极其复杂的热应力、相变组织应力和约束应力及其强烈非线性强耦合交互作用和应力集中，导致零件严重翘曲变形甚至开裂。近年来的研究已经表明，对基材或粉末进行预热能降低成形过程中的热应力，从而减小零件的翘曲变形倾向。当前大多数商用SLM设备都通过对成形平台进行电阻加热的方式达到对基材加热的目的，也有相关专利采用电磁感应方式对基材粉末/ 粉末预热和成形件保温，如，中国实用新型专利《一种粉床增材制造的电磁感应加热供铺粉一体化系统》(申请号：201610954136.5，公开号： CN106563806A，公开日：2017-04-19)；中国实用新型专利《一种用于激光增材制造的高温粉床系统》(申请号：201410188157.1，公开号： CN103990798A，公开日：2014-08-20专利号：)，采用电磁感应的方式对成形平台加热；中国实用新型专利《一种强磁场下选择性激光熔化SLM成形缸》(申请号：201610661087.6，公开号：CN106141185A，公开日： 2016-11-23)，对成形缸内的零件和粉末进行加热和保温。

以上专利都是基于电磁感应中的交变磁场感生涡流的原理，而目前暂未出现本采用直流磁场对激光熔池凝固过程中的液固界面前沿动量和溶质传输施加扰动，改变液固界面的凝固结晶形态，进而达到控制熔池凝固过程中相变应力的目的技术记载。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种粉床增材制造电磁感应减缓零件应力的装置，采用直流磁场对激光熔池凝固过程中的液固界面前沿动量和溶质传输施加扰动，改变液固界面的凝固结晶形态，进而达到控制熔池凝固过程中相变应力的目的。

本实用新型所采用的技术方案是，一种粉床增材制造电磁感应减缓零件应力的装置，其特征在于，包括成形缸，成形缸内设置有驱动电机，驱动电机的输出轴上连接有滚珠丝杠机构，滚珠丝杠机构另一端连接有加热基板，加热基板沿成形缸内侧壁设置，加热基板四周整合有电磁发生器，绕成形缸外壁设置有电磁感应器，电磁感应器设置在成形缸上端，电磁感应器连接有第一电磁发生电源，电磁发生器连接有第二电磁发生电源，第一电磁发生电源和第二电磁发生电源均连接有设备主控系统。

本实用新型的特点还在于，

电磁感应器内置有第一励磁线圈，电磁发生器内置有第二励磁线圈，第二励磁线圈连接第二电磁发生电源，第一励磁线圈连接第一电磁发生电源。