[发明专利]电子束增材制造装置及方法

说明书

本发明实施例是关于一种电子束增材制造装置及方法。包括：真空成型室、工作台、至少一个能量束单元、控制系统；真空成型室具有预设的低真空度；工作台位于真空成型室内；至少一个能量束单元与所述工作台面对设置，包括一个用于对粉床进行预热的第一电子枪和至少一个用于对预热后的所述粉床进行选区扫描熔化的第二电子枪；控制系统包括第一控制单元和第二控制单元，分别与第一电子枪和第二电子枪连接；第一电子枪的功率大于第二电子枪的功率。本发明实施例即满足了大尺寸零件加工过程中粉床预热大温场维持所需的功率，又兼了电子束扫描熔化过程中对光斑品质的要求，在实现大尺寸零件成形的同时也在一定程度上保证了成形零件的精度。

技术领域

本发明实施例涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种电子束增材制造装置及方法。

背景技术

电子束选区熔化成形技术是一种以电子束为能量源的粉床增材制造技术，具有能量利用率高、无反射、扫描速度快，真空无污染等优点，特别适合难熔金属的直接成形，在航空航天、生物医疗、汽车、模具等领域具有广阔的应用前景。

在电子束选区熔化成形技术中，单层粉床的成形过程分为粉床预热和选区熔化，粉床预热是使粉床温度均匀上升至一定值，使粉床的粉末达到预烧结的状态，避免在选区熔化过程中出现粉末扬起的现象，同时可减小截面熔化时粉床基础温度与熔池之间的温度差，可有效提高成形零件的质量；选区熔化是在粉床预热结束后，精确对待熔化区域进行扫描熔化，成形最终需要的零件截面。

相关技术中，多采用同一电子枪完成粉床预热和选区熔化，所以电子枪需要同时具备大功率（维持粉床温场）和高精度的特点，因此目前电子束选区熔化成形技术公开报道的最大成形范围为Ø320mm，相应范围下的零件成形精度为±0.3mm；若需要继续扩大成形范围，则需要更大功率的电子枪以满足维持更大粉末床温度场的需要，而大功率电子枪电子束束斑直径就会变大，即最终成形零件的尺寸精度会变差，因此如何在扩大成形区域面积的同时能够维持或提升零件成形精度，是目前该技术面临的难题。

因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种电子束增材制造装置及方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种电子束增材制造装置，包括：

真空成型室，具有预设的低真空度；

工作台，位于所述真空成型室内，包括升降成型平台和位于升降成型平台两侧的铺粉平台；

至少一个能量束单元，与所述工作台面对设置，所述能量束单元包括一个用于对粉床进行预热的第一电子枪和至少一个用于对预热后的所述粉床进行选区扫描熔化的第二电子枪；

控制系统，包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元与所述第一电子枪连接，用于控制所述第一电子枪；所述第二控制单元与所述第二电子枪连接，用于控制所述第二电子枪；

其中，所述第一电子枪的功率大于所述第二电子枪的功率。

本发明的一实施例中，所述能量束单元包括一个第二电子枪，所述第二电子枪以所述第一电子枪为圆心，以所述第一电子枪的最大扫描圆半径的1\2为半径绕所述第一电子枪转动。

本发明的一实施例中，还包括圆形导轨，所述第二电子枪安装在所述圆形导轨上，通过所述圆形导轨绕所述第一电子枪转动。

本发明的一实施例中，所述能量束单元包括多个第二电子枪，所述多个第二电子枪设置在第一电子枪周围，所述第二电子枪的个数及排布方式根据所述到加工工件的形状大小进行设置。