[发明专利]一种用于粉末床熔融的多材料供粉铺粉装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种用于粉末床熔融的多材料供粉铺粉装置及控制方法，通过在主储粉罐上端开设有多个粉末入口，每个粉末入口安装一个独立的子储粉罐，利用主储粉罐对子储粉罐进行预混合，然后利用混粉装置内的混粉器对预混后的混合料进行混合，采用主储粉罐和混粉装置分别进行预混合和充分混合，混粉装置作为缓冲段，提高了粉末混合打印的效率，同时利用多个子储粉罐可分别加入不同混合含量及种类的打印材料；利用打印移动架带动粉末喷头进行喷粉，实现任意方向成分连续变化的功能梯度材料和多组分合金/高熵合金基复合材料的制造，省去了漫长的混粉时间，能够实时铺粉，实时加工，大大降低了生产周期和生产成本，提高了生产效率。

技术领域

本发明属于粉末床增材制造铺粉装置，具体涉及一种用于粉末床熔融的多材料供粉铺粉装置及其控制方法。

背景技术

粉末床熔融(PBF-Powder Bed Fusion)增材制造技术是利用激光或者电子束作为热源，选择性的熔化成形仓中的已经铺设粉末，离散堆积从而将复杂结构的三维数据模型直接制造成实体零件的增材制造技术，因而被广泛用于航空航天、兵器装备等领域的产品制造。然而，目前PBF技术主要用于成形一种材料，很难实现连续梯度材料、中熵合金、高熵合金等材料的直接高效成形。

针对以上问题，公开号CN106378450A的专利提出一种适用于多种材料激光选区熔化增材制造设备与方法，其两个储粉罐分别输送两种粉末，没有进行混合，难以实现连续梯度材料，高熵合金的直接成形，并且当铺粉作业时，不能定量送粉，粉末回收难；公开号CN108480630A的专利提出一种基于选区激光熔化技术制备梯度材料的装置及方法，其水平方向梯度比例混合的粉末分布难以精确控制，并且难以实现纵向粉末梯度的变化，当粉末种类不同时，需要更换特定的储粉器，也无法对高熵合金进行直接成形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于粉末床熔融的多材料供粉铺粉装置及其控制方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于粉末床熔融的多材料供粉铺粉装置，包括子储粉罐、主储粉罐、混粉装置和喷粉装置，主储粉罐上端开设有多个粉末入口，粉末入口处设有计量装置，主储粉罐的内腔为锥形结构，子储粉罐的出料口与粉末入口连接；主储粉罐下端的粉末出口与混粉装置上端的进料口连通，混粉装置包括混粉罐体和混粉器，混粉罐体上端设有与粉末出口连通的进料口，混粉器设置于混粉罐体内用于粉末搅拌混合，混粉罐体内腔为锥形结构，混粉罐体的出料口位于锥形底部；喷粉装置包括连通于混粉罐体的出料口的粉末喷头，粉末喷头安装于打印移动架上，通过打印移动架带动粉末喷头移动。

进一步的，粉末入口上设有第一流量电机，第一流量电机的输出驱动头位于粉末入口内；主储粉罐的粉末出口设有第二流量电机。

进一步的，主储粉罐的粉末出口与混粉装置上端的进料口通过第一粉末导管连通，第一粉末导管为直管。

进一步的，子储粉罐的出料口为直管结构，子储粉罐的出料口与粉末入口插入式连接。

进一步的，混粉器采用机械式混粉器或气动式混粉器。

进一步的，混粉罐体的出料口与粉末喷头通过第二粉末导管连通。

进一步的，出料口处设有气泵。

进一步的，XY向铺粉架包括横向导轨和纵向导轨，粉末喷头固定于横向导轨上，横向导轨和纵向导轨组成的XY向铺粉架设置于成形面上端。

一种多材料供粉铺粉控制方法，包括以下步骤：

步骤1)、根据待成形材料需要混合材料种类，将不同种类的混合材料分别加入子储粉罐中；