[发明专利]电子束粉末床增材制造振动式铺粉装置

说明书

本发明公开了一种电子束粉末床增材制造振动式铺粉装置，其下料机构的前、后装粉箱的出粉口处于铺粉平台的前、后部上方；其铺粉机构包括通过移动机构安装于铺粉平台上方前、中、后刮刀，移动机构包括于铺粉平台前、后端作往复运动的左、右移动架，中刮刀固定安装于左、右移动架上，前、后刮刀通过抬刀机构安装于左、右移动架上，移动架向前移动时抬刀机构抬起前刮刀而下降后刮刀，移动架向后移动时抬刀机构抬起后刮刀而下降前刮刀；成型机构包括设于升降架上的成形缸，成形时升起的成形缸于铺粉平台的避让口处平齐于台面。本发明破坏了颗粒群松散堆积结构，提高了粉末层的致密度，让颗粒与颗粒之间得以充分接触，改善了粉层的导电性。

技术领域

本发明涉及铺粉技术装备，具体为一种电子束粉末床增材制造振动式铺粉装置。

背景技术

铺粉技术是最近发展起来的一种新兴技术，其利用了粉末的可流动性在某种驱动力的作用下呈现平坦、细腻的粉体表面。随着科技的发展，铺粉技术在粉体成形领域得到了广泛应用，也是熔粉3D打印领域重要的成形工艺之一。

铺粉过程一般为从装粉箱自由落下来的松散颗粒的刮取和推动，再借助其颗粒群的流动性使颗粒在规定的片状空间内成随机堆积。《材料科学与工程》中提到颗粒群堆积原理，静止的颗粒群内部可能有两种平衡状态：一是一定体积的粉粒均落在彼此的孔隙位置使占地空间置于最小的状态，二是这些颗粒群内必定存在位错引起的瞬时平衡的状态甚至即便是最紧密堆积也有26％左右的四、八面体空隙。那些空隙和颗粒的静电、极化对导电系统或在电子束熔粉过程中严重阻碍导电回路，导致粉层溃散难以成形。

近年来在国内外杂志期刊和综述中提到了不少实现铺粉的装置，大体上分为以下几种：

1、微喷射式铺粉装置，其机构复杂，落粉松散，其喷头的设计往往需要大量的人力和财力。

2、转筒式铺粉装置，具有一定的压实性但会引起局部位置应力集中，在电子束熔粉烧结过程中工件容易产生裂纹。

3、移动料斗式铺粉装置，出粉效果往往不理想。

4、刮板式铺粉装置，为在粉床熔粉铺粉领域中最常见铺粉方式，为提高压实效果而给刮板各种倾斜角度，但实际过程中碰到大颗粒粉料，尤其是对电子束熔粉打印粉料铺粉而言，带倾斜角的刮板纵向动跳动非常明显，造成粉料颗粒群极度松散。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种解决常规刮板式铺粉装置中存在粉料颗粒群松散而引起的触电式静电溃散和成形过度塌陷问题的电子束粉末床增材制造振动式铺粉装置。

能够解决上述技术问题的电子束粉末床增材制造振动式铺粉装置，其技术方案包括基于铺粉平台设置的下料机构、铺粉机构和成型机构，所不同的是：

1、所述下料机构包括前装粉箱和后装粉箱，前、后装粉箱的出粉口分别处于铺粉平台的前、后部上方。

2、所述铺粉机构包括前刮刀、中刮刀和后刮刀，前、中、后刮刀通过移动机构安装于铺粉平台上方，所述移动机构包括在传动机构带动下于铺粉平台前、后端作直线往复运动的左、右移动架，所述中刮刀固定安装于左、右移动架上，中刮刀上设有振动器，前、后刮刀通过抬刀机构安装于左、右移动架上，左、右移动架向前移动时，抬刀机构抬起前刮刀而下降后刮刀，左、右移动架向后移动时，抬刀机构抬起后刮刀而下降前刮刀。

3、所述成型机构包括于铺粉平台底部设于升降架上的成形缸，所述铺粉平台上开设有与成形缸匹配的避让口，成形时升起的成形缸于避让口处平齐于铺粉平台。

所述抬刀机构的一种结构包括由左、右抬刀电机驱动而前、后同步摆动的左、右刮刀架，前刮刀的左、右两端安装于左、右刮刀架的前端，后刮刀的左、右两端安装于左、右刮刀架的后端。

进一步，左、右刮刀架上设有监测前、后刮刀是否抬刀的传感器。