[发明专利]一种选择性激光熔化成形供料装置

说明书

本发明提供一种选择性激光熔化成形供料装置，该装置包括储料罐、送料仓、搅拌机、定向控温装置、液体粘度测量装置以及废料回收装置，储料罐和送料仓位于选择性激光熔化成形腔的后部，储料罐内部安装有测温装置，下方设置送料仓，送料仓内部安装有搅拌机和液体粘度测量装置，后部的支架上安装固定有定向控温装置，选择性激光熔化成形腔的另一侧设置有废料回收装置；本装置采用有机溶剂混料法，将金属粉末、增强体在有机溶剂内进行混合，得到金属粉末与增强体均匀混合，且流动性良好的有机溶剂浆料，采用有机溶剂浆料进行SLM成形打印，提高了铺粉密度和成品的致密度，能够制备满足航空航天用高性能金属基复合材料零件。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种供料装置，具体是一种选择性激光熔化成形供料装置。

背景技术

3D打印（增材制造）技术是通过CAD 设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，3D打印技术涉及CAD/CAM、机械工程、分层制造技术、激光技术、数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术等多个学科；3D 打印不需切削材料，也不需模具，可批量制造，还可远程操控，尤其适用于结构复杂的零件，制造速度快，生产周期短，降低开发成本和风险，被认为是第三次工业革命。

选择性激光熔化成形技术（SLM）是3D打印技术领域最具发展潜力的技术之一，该技术利用高能束激光直接熔化金属粉末，可成形高性能金属零件，SLM成形时先在计算机上设计出零件的三维模型，然后对该三维模型进行切片分层，得到各截面的二维轮廓数据，随后将处理完的数据导入成形设备；工作时送粉缸先上升一定高度，由刮刀将粉末在成型缸上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地熔化凝固金属粉末材料以形成零件的一个层面。当该层轮廓扫描完毕后，重复上述步骤进行下一层面的激光熔化成形，直到整个零件加工完毕成三维金属零件；该技术可制造形状复杂的金属制品，成形件力学性能好、精度高，在医疗、航空航天、军事等领域有重要应用。

随着材料科学研究的不断进步，成分单一的金属材料难以满足实际应用对材料性能的要求，因而金属基复合材料逐步成为人们研究的热点。金属基复合材料是以陶瓷及碳材料为增强相添加到金属基体中，从而获得优异性能的复合材料。然而SLM成形过程中对金属粉末要求较高，要求金属粉末球形度高，流动性好，粒径分布均匀（15~45μm之间）。在金属粉末中添加增强体，将会影响金属粉末流动性，直接影响SLM成形件组织性能，从而限制了金属基复合材料在SLM成形领域的应用。

发明内容

本发明提出了一种选择性激光熔化成形供料装置，该装置主要是采用有机溶剂混料法，将金属粉末、增强体在有机溶剂内进行混合，得到金属粉末与增强体均匀混合，且流动性良好的有机溶剂浆料，然后对该有机溶剂浆料进行SLM成形。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：一种选择性激光熔化成形供料装置，包括储料罐、送料仓、搅拌机、定向控温装置、液体粘度测量装置以及废料回收装置，所述储料罐和送料仓位于选择性激光熔化成形腔内的后部，储料罐用于存储含有金属粉末和增强体的有机溶剂浆料；储料罐内部安装有测温装置，储料罐的下方设置送料仓，送料仓内部安装有搅拌机和液体粘度测量装置，送料仓的后部的支架上安装固定有定向控温装置，送料仓下部的送料仓门上安装有电磁开关和滑块配合完成送料，送料仓的下方还设置有刮刀，用于带走从送料仓流出的浆料，并平铺于打印平台上；选择性激光熔化成形腔内的前部设置有废料回收装置，废料回收装置的浆料回收口与选择性激光熔化成形腔连接，选择性激光熔化成形腔的左右两侧还分别设置有保护气进气口和保护气出气口，用于确保保护气体在成形腔内的循环。

优选的，所述储料罐的材质为铝合金，储料罐缩口角度为63°，储料罐与送料仓为密封连接，密封等级为IP67；储料罐内SLM成形用有机溶剂浆料由有机溶剂、增强相颗粒和合金粉末组成，有机溶剂主要包括乙醇、丙酮、NMP硬脂酸、丙烯酸和硅烷。