[发明专利]一种用于激光选区熔化设备的成形缸及其成形方法

说明书

本发明涉及一种用于激光选区熔化设备的成形缸及其成形方法，属于增材制造领域，解决了现有技术中粉末浪费、成形缸中基板负载较重的问题。本发明的用于激光选区熔化设备的成形缸，包括成形缸、基板、丝杠，丝杠位于成形缸的底部，基板安装于丝杠上。本发明的成形缸在零件成形过程中能有效节省粉末，提高了粉末利用率，解决了现有技术中粉末浪费、成形缸中基板负载较重的问题，适用于钢、钛合金、铝合金、高温合金、铜合金和金属间化合物等材料的增材制造，应用范围广泛。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种用于激光选区熔化设备的成形缸及其成形方法。

背景技术

金属材料增材制造技术作为整个增材制造体系中最具前沿和难度的技术，是先进制造技术的重要发展方向。对于金属材料增材制造技术，按照热源类型的不同主要可分为激光增材制造、电子束增材制造、电弧增材制造等。其中激光增材制造(Laser AdditiveManufacturing，LAM)技术是一种兼顾精确成形和高性能成形需求的一体化制造技术，也是目前金属增材制造最可靠和可行的方法。

激光选区熔化工艺(Selective Laser Melting，SLM)作为一种典型的金属增材制造(3D打印)技术，它是采用先预置粉末(铺粉)，利用高能激光束有选择性地熔化固体粉末，并使熔化成形的固化层层层叠加生成所需形状的零件。铺粉作为选区熔化工艺过程的一个关键环节，通常是工作缸下降一个工作单位，送粉缸相应地上升一个工作单位，然后由刮刀将高于成形平面的粉末刮入工作缸，进行逐层选区激光熔化。激光选区熔化技术可以直接制造出终端金属产品，实现了材料、结构和功能的一体化设计和制造，可以加工出传统制造方法无法加工的复杂金属零件，如轻质点阵夹芯结构、空间曲面多孔结构、复杂型腔流道结构等，解决了复杂金属构件难加工、周期长、成本高等技术难题。

激光选区熔化增材制造技术逐渐向大尺寸、多光束方向发展，虽然具有成形尺寸大效率高的优势，但是现有的激光选区熔化设备的成形缸所需要准备的金属粉末也非常多，例如成形幅面为600mm×600mm的大尺寸激光选区熔化成形装备增材制造高度为1000mm的零件，所需要准备的粉末超过1000kg，而准备的粉末不能充分利用，在完成3D打印只能等待下次使用，由此带来一个问题是粉末准备成本高。此外，大尺寸激光选区熔化成形大型复杂零件时，随着成形高度逐渐加大，成形零件极易出现变形，尤其是完全成形后的冷却阶段。本发明提供了一种用于激光选区熔化设备的成形缸，解决了现有技术中粉末浪费、成形缸中基板负载较重的的问题，同时，本发明提供的成形缸适用于钢、钛合金、铝合金、高温合金、铜合金和金属间化合物材料的增材制造，应用范围广泛。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于激光选区熔化设备的成形缸及成形方法，用以解决现有技术中粉末浪费、成形缸中基板负载较重的的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种用于激光选区熔化设备的成形缸，包括成形缸、基板、丝杠，所述丝杠位于成形缸的底部，所述基板安装于丝杠上。

进一步地，成形缸还包括插孔、翻转式观察单元。

进一步地，所述插孔位于成形缸的两侧，呈对称分布。

进一步地，所述翻转式观察单元包括翻转板和观察窗。

进一步地，所述成形缸的长、宽、高尺寸均为200～1500mm。

进一步地，所述翻转式观察单元位于所述成形缸的侧面。

另一方面，本发明提供了一种用于激光选区熔化设备的成形缸的成形方法，使用上述的用于激光选区熔化设备的成形缸，步骤包括：

步骤1：安装基板；

步骤2：在基板表面铺设金属粉末；

步骤3：激光成形；

步骤4：待层厚度达到要求，零件成形完成。