[发明专利]大尺寸TiAl合金电子束增材制造设备

说明书

本发明公开了一种大尺寸TiAl合金电子束增材制造设备，通过在线加粉真空过渡室系统实现在线加粉，可以极致地缩减真空室尺寸，从而降低热量的损失；利用单层粉末预热系统对粉末进行预热，实现热粉铺粉，减少铺粉导致的粉末床温度下降；利用顶落粉复合铺粉系统的低温刚性刮刀装载粉末，在铺粉过程中，只有单层粉末预热系统预留的单层粉末空隙内会落入粉末，显著了提高粉末利用率，降低用粉总量，进一步缩小粉仓尺寸，同时减少未利用粉末带走的粉末床热量；利用辅助加热保温罩装置对粉末床进行热量补充，使粉末床温度维持在较高的温度范围；综上所述，本发明的粉末床温度能维持在1000℃以上，可以满足大尺寸TiAl合金零件的打印需求。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种大尺寸TiAl合金电子束增材制造设备。

背景技术

电子束增材制造技术是一种以高能电子束为能量源的粉末床熔融增材制造技术，因其成形过程具备高热的环境温度及无氧的真空环境，使其在典型的硬脆、难熔材料——TiAl合金的成形方面具有不可替代性。

TiAl合金具有高强度、低密度的特点，是目前唯一能够在600℃以上氧化环境下长期使用的轻质金属材料，随着新一代航空发动机的研制，一体化、大尺寸TiAl合金热端部件的需求日益紧迫。由于TiAl合金零件打印需要的粉末床温度≥1000℃，远超钛合金、高温合金等材料的打印温度，而大尺寸电子束增材制造设备热量损失严重，维持不了TiAl合金所需的超高温度，因此，目前市场上的电子束增材制造设备不能满足大尺寸TiAl合金零件的打印需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种大尺寸TiAl合金电子束增材制造设备，其粉末床温度能维持在1000℃以上，可以满足大尺寸TiAl合金零件的打印需求。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：

一种大尺寸TiAl合金电子束增材制造设备，其包括有真空室和设置于真空室内的真空室粉仓，所述大尺寸TiAl合金电子束增材制造设备包括有：在线加粉真空过渡室系统，其包括有真空过渡室、过渡粉仓、料斗、用于对真空过渡室抽真空的真空泵、用于测量真空过渡室的真空度的真空计、用于向真空过渡室内充入与真空室相同的气体的保护气通道以及用于将真空过渡室与大气连通的放气阀，所述真空过渡室位于真空室上方并与真空室密封连接，所述过渡粉仓设置于真空过渡室内并位于真空室粉仓正上方，过渡粉仓通过二级阀门与真空室密封连接，所述料斗设置于真空过渡室顶部并位于过渡粉仓正上方，料斗通过一级阀门与真空过渡室密封连接；单层粉末预热系统，其包括有预热缸、用于对单层打印所需的粉末进行加热的加热板、预热缸底板和运动机构，所述加热板和预热缸底板设置于预热缸内，加热板固定于预热缸底板上方，所述运动机构与预热缸底板的底部固定连接，所述预热缸底板随着所述运动机构上下往复运动而带动加热板上下往复运动；顶落粉复合铺粉系统，其包括有落粉开关、低温刚性刮刀和高温柔性钢刮刀，所述落粉开关设置于真空室粉仓的出口处，所述低温刚性刮刀和高温柔性钢刮刀设置于加工成型平台上，所述落粉开关用于控制真空室粉仓的出口的开闭，所述低温刚性刮刀用于装载粉末以及将粉末铺到单层粉末预热系统中，所述高温柔性钢刮刀用于将预热后的粉末铺到成形缸内的粉末床上；辅助加热保温罩装置，其包括有隔热罩和加热带，所述隔热罩罩设于粉末床上方，用于阻隔粉末床热量向外辐射至真空室内其余空间，所述加热带设置于隔热罩内侧，用于对粉末床进行温度补偿。

优选的，所述真空室粉仓内设有低粉量加粉提示触发开关。

优选的，所述真空室粉仓内设有低粉量加粉提示触发开关和粉末余量测量探头，所述过渡粉仓内设有粉末装载量测量探头。

优选的，所述真空过渡室内设有隔板，该隔板将真空泵、真空计与过渡粉仓隔开。