[发明专利]用于形成粉末的装置和方法

说明书

一种用于形成粉末的装置(10)，包括用于将至少一个能量束(16)发射到工件(12)上的能量源(14)，所述能量束(16)配置为至少部分地熔化所述工件(12)，在所述工件(12)上形成至少一个熔融材料池，其中所述装置(10)配置成在所述工件(12)上施加力，使得至少一个熔融材料珠粒从所述池中弹出并凝固形成粉末颗粒(18)。

技术领域

本发明涉及用于形成粉末的装置和方法，更具体地但非排他地，涉及用于形成金属粉末的装置和方法。

背景技术

粉末用于各种工业制造工艺中。特别是金属粉末，用于增材制造工艺，例如3D打印。

用于形成金属粉末的已知方法包括源金属的粉碎、研磨，以及水和气体雾化。这些方法执行起来耗时，并且导致产生质量差、尺寸极不规则的粉末颗粒。这种不均匀性显著降低了这些粉末用于3D打印的效用。

本发明的目的是提供一种粉末生产装置和方法，其至少部分地改善和克服这些问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于形成粉末的装置，包括：

用于将至少一个能量束发射到工件上的能量源，所述能量束配置成至少部分地熔化所述工件，以在所述工件上形成至少一个熔融材料池，

其中所述装置配置成在所述工件上施加力，使得至少一个熔融材料珠粒从所述池中弹出并凝固形成粉末颗粒。

所述装置还可包括马达，所述马达配置成使所述工件绕轴线旋转，从而在所述工件上施加离心力，使得所述珠粒从所述轴线弹出。

所述工件可包括形成在所述工件中的多个细长通道，每个通道远离中心轴线延伸并终止于所述工件的周边边缘，其中每个通道配置成将流过所述工件的表面的熔融材料朝向所述边缘运送，并且其中每个通道具有决定从所述边缘弹出的熔融材料珠粒的形状和尺寸的横截面形状和尺寸。

所述能量源可以配置成熔化所述工件，使得所述多个通道由所述能量源形成。

所述装置还可包括振动装置，所述振动装置配置成使所述工件振动，从而使所述珠粒从所述池中弹出。

所述装置还可包括充电装置，所述充电装置配置成在所述工件上施加磁力或静电力，从而使所述珠粒从所述池中弹出。

所述能量源可以配置成将所述能量束聚焦到所述工件的一部分上，该部分的表面积小于1,000,000平方微米(μm2)(1mm²)。

所述能量源可以配置为将所述能量束聚焦到所述工件的一部分上，该部分的表面积小于10平方微米(μm2)。

所述能量源可以选自激光束、准直光束、微等离子焊接电弧、电子束或粒子加速器中的任何一种。

所述装置还可包括能量分裂装置，所述能量分裂装置用于将所述能量束分裂成指向所述工件上的多个独立能量束。

所述装置可包括多个能量源，所述多个能量源用于将多个独立能量束发射到所述工件上。

所述装置还可包括聚焦装置，所述聚焦装置用于将多个所述独立能量束聚焦到所述工件上的共同焦点上。

所述工件可基本上由用于形成金属粉末的金属材料组成。

所述工件可以是圆柱形的。

所述工件可以是圆锥形的。

所述工件可以基本上由钛组成。

所述工件可以基本上由不锈钢或钢合金组成。

所述工件可以基本上由纯金属、金属合金、金属基金属陶瓷或其他金属材料组成。

所述工件可以由用于形成非金属粉末的非金属材料组成。