專(zhuān)利名稱(chēng)：選擇性激光選區(qū)熔化slm設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置和預(yù)熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及快速成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置和預(yù)熱方法。
背景技術(shù)：
選擇性激光熔化SLM是金屬件直接成型的一種方法，是快速成型技術(shù)的最新發(fā)展。該技術(shù)基于快速成型的最基本思想，即逐層熔覆的“增量”制造方式，根據(jù)三維CAD模型直接成型具有特定幾何形狀的零件，成型過(guò)程中金屬粉末完全熔化，產(chǎn)生冶金結(jié)合。采用傳統(tǒng)的機(jī)加工手段無(wú)法制造出來(lái)的形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬零件，是激光快速成型技術(shù)應(yīng)用的主要方向之一。具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)能直接制成終端金屬產(chǎn)品，不用任何后處理工藝或簡(jiǎn)單的表面處理，通過(guò)簡(jiǎn)單的CAD造型和材料選擇即可直接加工出可直接使用的零件，極大地縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期；
(2)能得到具有非平衡態(tài)過(guò)飽和固溶體及均勻細(xì)小金相組織的實(shí)體，致密度幾乎能達(dá)到100%，零件機(jī)械性能與鍛造工藝所得相當(dāng)；
(3)使用具有高功率密度的激光器，以光斑很小的激光束加工金屬，使得加工出來(lái)的金屬零件具有很高的尺寸精度(達(dá)0.1mm)以及好的表面粗糙度(Ra 30 50 μ m);
(4)由于激光光斑直徑很小，因此能以較低的功率熔化高熔點(diǎn)的金屬，使得用單一成分的金屬粉末來(lái)制造零件成為可能，而且可供選用的金屬粉末種類(lèi)也大大拓展了 ；
(5)適合各種復(fù)雜形狀的工件，尤其適合內(nèi)部有復(fù)雜異型結(jié)構(gòu)，如空腔、三維網(wǎng)格以及用傳統(tǒng)方法無(wú)法制造的復(fù)雜工件。但是在選擇性激光熔化SLM設(shè)備成形高溫合金過(guò)程中，一些常用的高溫合金在激光快速成形過(guò)程中易于出現(xiàn)裂紋等缺陷，成為影響其進(jìn)入應(yīng)用的主要障礙。因此高溫合金激光快速成形過(guò)程的裂紋是制備高溫合金零件亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。激光快速成形局部熱輸入造成的不均勻溫度場(chǎng)而產(chǎn)生殘余應(yīng)力，是成形件開(kāi)裂的外因。通過(guò)對(duì)鎳基白熔合金殘余應(yīng)力的測(cè)試，表明成形件主要承受拉伸應(yīng)力的作用，可達(dá)幾百M(fèi)Pa?？梢?jiàn)調(diào)整和消除殘余應(yīng)力對(duì)抑制成形過(guò)程裂紋的產(chǎn)生具有重要意義。殘余應(yīng)力是一種不穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)，在外界因素的作用下將發(fā)生松弛或衰減。由于激光快速成形過(guò)程中殘余應(yīng)力的產(chǎn)生主要是由局部熱輸入而導(dǎo)致的不均勻溫度場(chǎng)引起，而現(xiàn)在市場(chǎng)上的選擇性激光熔化SLM設(shè)備對(duì)送粉筒內(nèi)的金屬粉末沒(méi)有做任何預(yù)處理，因此在成形高溫合金零部件過(guò)程中具有較大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置和預(yù)熱方法，通過(guò)設(shè)置載粉桶，圍繞載粉桶的桶體設(shè)置有金屬感應(yīng)線圈，與金屬感應(yīng)線圈電連接的為高頻或者中頻電源，中央控制器同高頻或者中頻電源控制連接，另外中央控制器還通信連接有溫度傳感器，溫度傳感器的溫度感應(yīng)部件用于采集載粉桶內(nèi)金屬粉末的溫度信息，在載粉桶的外部預(yù)設(shè)的位置設(shè)置有金屬粉刮板，所述的中央控制器也同金屬粉刮板控制連接。并結(jié)合其預(yù)熱方法避免了激光快速成形局部熱輸入造成的不均勻溫度場(chǎng)而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，因此這樣的預(yù)處理不會(huì)弓I發(fā)成形件開(kāi)裂。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置，包括載粉桶1，圍繞載粉桶I的桶體設(shè)置有金屬感應(yīng)線圈3，與金屬感應(yīng)線圈3電連接的為高頻或者中頻電源4，中央控制器5同高頻或者中頻電源4控制連接，另外中央控制器5還通信連接有溫度傳感器6，溫度傳感器6的溫度感應(yīng)部件用于采集載粉桶I內(nèi)金屬粉末的溫度信息，在載粉桶I的外部預(yù)設(shè)的位置設(shè)置有金屬粉刮板2，所述的中央控制器5也同金屬粉刮板2控制連接。所述的溫度傳感器6為紅外溫度傳感器。圍繞所述的載粉桶1、金屬感應(yīng)線圈3以及溫度傳感器6從內(nèi)而外依次設(shè)置有保溫隔熱層7和金屬屏蔽層8。所述的選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置的預(yù)熱方法，步驟如下: 步驟1:在選擇性激光熔化SLM設(shè)備開(kāi)機(jī)后，通過(guò)啟動(dòng)中央控制器5對(duì)高 頻電源4發(fā)出開(kāi)機(jī)控制信號(hào)，中央控制器5對(duì)金屬粉刮板2進(jìn)行鎖定操作；
步驟2:高頻或者中頻電源4接收到開(kāi)機(jī)控制信號(hào)后，啟動(dòng)高頻或者中頻電源4產(chǎn)生高頻或者中頻電流導(dǎo)通金屬感應(yīng)線圈3，金屬感應(yīng)線圈3在高頻或者中頻電流的作用下產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；
步驟3:載粉桶I內(nèi)的金屬粉末在交變磁場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生高頻或者中頻磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的感應(yīng)電流、渦流損耗以及金屬粉末形成的導(dǎo)體內(nèi)磁場(chǎng)的作用即磁滯損耗引起導(dǎo)體自身發(fā)熱而進(jìn)行加熱；
步驟4:啟動(dòng)溫度傳感器6實(shí)時(shí)檢測(cè)載粉桶I內(nèi)的金屬粉末的溫度，并將溫度信息傳送至中央控制器5;
步驟5:中央控制器5接收到溫度信息后根據(jù)內(nèi)置算法控制高頻或者中頻感應(yīng)電源4所產(chǎn)生的高頻或者中頻電流以實(shí)現(xiàn)載粉桶I內(nèi)金屬粉末的恒溫；
步驟6:在載粉桶I溫度達(dá)到設(shè)定值后，中央控制器5解除對(duì)金屬粉刮板 2的鎖定，隨后金屬粉刮板2進(jìn)行刮粉操作。
所述的載粉桶I內(nèi)金屬粉末的恒溫溫度值能夠由中央控制器5調(diào)節(jié)控制。所述的內(nèi)置算法為PID算法。通過(guò)選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置的載粉桶I內(nèi)的金屬粉末在交變磁場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生高頻或者中頻磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的感應(yīng)電流、渦流損耗以及金屬粉末形成的導(dǎo)體內(nèi)磁場(chǎng)的作用即磁滯損耗引起導(dǎo)體自身發(fā)熱而進(jìn)行加熱，加上中央控制器5接收到溫度信息后根據(jù)內(nèi)置算法控制高頻或者中頻感應(yīng)電源4所產(chǎn)生的高頻或者中頻電流以實(shí)現(xiàn)載粉桶I內(nèi)金屬粉末的恒溫，突破了在成形高溫合金零部件過(guò)程中的局限性，加上該預(yù)處理環(huán)節(jié)極大拓展了應(yīng)用范圍。


附圖為本發(fā)明的選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
如附圖所示，選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置，包括載粉桶1，載粉桶I裝載用于成形的金屬粉末，圍繞載粉桶I的桶體設(shè)置有金屬感應(yīng)線圈3，與金屬感應(yīng)線圈3電連接的為高頻或者中頻電源4，中央控制器5同高頻或者中頻電源4控制連接，另外中央控制器5還通信連接有溫度傳感器6，溫度傳感器6的溫度感應(yīng)部件用于采集載粉桶I內(nèi)金屬粉末的溫度信息，在載粉桶I的外部預(yù)設(shè)的位置設(shè)置有金屬粉刮板2，所述的中央控制器5也同金屬粉刮板2控制連接。所述的溫度傳感器6為紅外溫度傳感器。圍繞所述的載粉桶
1、金屬感應(yīng)線圈3以及溫度傳感器6從內(nèi)而外依次設(shè)置有保溫隔熱層7和金屬屏蔽層8，保溫隔熱層7能夠保持載粉桶內(nèi)金屬粉的溫度，降低載粉桶I的熱量散失，而金屬屏蔽層8能夠屏蔽金屬感應(yīng)線圈3內(nèi)的電磁信號(hào)，防止對(duì)其他設(shè)備部件造成干擾。所述的選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置的預(yù)熱方法，步驟如下: 步驟1:在選擇性激光熔化SLM設(shè)備開(kāi)機(jī)后，通過(guò)啟動(dòng)中央控制器5對(duì)高 頻電源4發(fā)出開(kāi)機(jī)控制信號(hào)，中央控制器5對(duì)金屬粉刮板2進(jìn)行鎖定操作；
步驟2:高頻或者中頻電源4接收到開(kāi)機(jī)控制信號(hào)后，啟動(dòng)高頻或者中頻電源4產(chǎn)生高頻或者中頻電流導(dǎo)通金屬感應(yīng)線圈3，金屬感應(yīng)線圈3在高頻或者中頻電流的作用下產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；
步驟3:載粉桶I內(nèi)的金屬粉末在交變磁場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生高頻或者中頻磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的感應(yīng)電流、渦流損耗以及金屬粉末形成的導(dǎo)體內(nèi)磁場(chǎng)的作用即磁滯損耗引起導(dǎo)體自身發(fā)熱而進(jìn)行加熱；
步驟4:啟動(dòng)溫度傳感器6實(shí)時(shí)檢測(cè)載粉桶I內(nèi)的金屬粉末的溫度，并將溫度信息傳送至中央控制器5;
步驟5:中央控制器5接收到溫度信息后根據(jù)內(nèi)置算法控制高頻或者中頻感應(yīng)電源4所產(chǎn)生的高頻或者中頻電流以實(shí)現(xiàn)載粉桶I內(nèi)金屬粉末的恒溫；
步驟6:在載粉桶I溫度達(dá)到設(shè)定值后，中央控制器5解除對(duì)金屬粉刮板 2的鎖定，隨后金屬粉刮板2進(jìn)行刮粉操作。
所述的載粉桶I內(nèi)金屬粉末的恒溫溫度值能夠由中央控制器5調(diào)節(jié)控制。所述的內(nèi)置算法為PID算法。
權(quán)利要求
1.一種選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置，包括載粉桶(I )，其特征在于圍繞載粉桶(I)的桶體設(shè)置有金屬感應(yīng)線圈(3)，與金屬感應(yīng)線圈(3)電連接的為高頻或者中頻電源(4)，中央控制器(5)同高頻或者中頻電源(4)控制連接，另外中央控制器(5)還通信連接有溫度傳感器(6)，溫度傳感器(6)的溫度感應(yīng)部件用于采集載粉桶(I)內(nèi)金屬粉末的溫度信息，在載粉桶(I)的外部預(yù)設(shè)的位置設(shè)置有金屬粉刮板(2)，所述的中央控制器(5)也同金屬粉刮板(2)控制連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置，其特征在于所述的溫度傳感器(6)為紅外溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置，其特征在于圍繞所述的載粉桶(I)、金屬感應(yīng)線圈(3)以及溫度傳感器(6)從內(nèi)而外依次設(shè)置有保溫隔熱層(7 )和金屬屏蔽層(8 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置的預(yù)熱方法，其特征在于，步驟如下: 步驟1:在選擇性激光熔化SLM設(shè)備開(kāi)機(jī)后，通過(guò)啟動(dòng)中央控制器(5)對(duì)高頻或者中頻電源(4)發(fā)出開(kāi)機(jī)控制信號(hào)，中央控制器(5)對(duì)金屬粉刮板(2)進(jìn)行鎖定操作； 步驟2:高頻或者中頻電源(4)接收到開(kāi)機(jī)控制信號(hào)后，啟動(dòng)高頻或者中頻電源(4)產(chǎn)生高頻或者中頻電流導(dǎo)通金屬感應(yīng)線圈(3)，金屬感應(yīng)線圈(3)在高頻或者中頻電流的作用下產(chǎn)生交變磁場(chǎng)； 步驟3:載粉桶(I)內(nèi)的金屬粉末在交變磁場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生高頻或者中頻磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的感應(yīng)電流、渦流損耗以及金屬粉末形成的導(dǎo)體內(nèi)磁場(chǎng)的作用即磁滯損耗引起導(dǎo)體自身發(fā)熱而進(jìn)行加熱； 步驟4:啟動(dòng)溫度傳感器(6)實(shí)時(shí)檢測(cè)載粉桶(I)內(nèi)的金屬粉末的溫度，并將溫度信息傳送至中央控制器(5); 步驟5:中央控制器(5)接收到溫度信息后根據(jù)內(nèi)置算法控制高頻或者中頻感應(yīng)電源(4)所產(chǎn)生的高頻或者中頻電流以實(shí)現(xiàn)載粉桶(I)內(nèi)金屬粉末的恒溫； 步驟6:在載粉桶(I)溫度達(dá)到設(shè)定值后，中央控制器(5)解除對(duì)金屬粉刮板(2)的鎖定，隨后金屬粉刮板(2)進(jìn)行刮粉操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置的預(yù)熱方法，其特征在于，所述的載粉桶(I)內(nèi)金屬粉末的恒溫溫度值能夠由中央控制器(5 )調(diào)節(jié)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置的預(yù)熱方法，其特征在于，所述的內(nèi)置算法為PID算法。
全文摘要
一種選擇性激光選區(qū)熔化SLM設(shè)備送粉筒預(yù)熱裝置和預(yù)熱方法，通過(guò)設(shè)置載粉桶，圍繞載粉桶的桶體設(shè)置有金屬感應(yīng)線圈，與金屬感應(yīng)線圈電連接的為高頻或者中頻電源，中央控制器同高頻或者中頻電源控制連接，另外中央控制器還通信連接有溫度傳感器，溫度傳感器的溫度感應(yīng)部件用于采集載粉桶內(nèi)金屬粉末的溫度信息，在載粉桶的外部預(yù)設(shè)的位置設(shè)置有金屬粉刮板，所述的中央控制器也同金屬粉刮板控制連接。并結(jié)合其預(yù)熱方法避免了激光快速成形局部熱輸入造成的不均勻溫度場(chǎng)而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，因此這樣的預(yù)處理不會(huì)引發(fā)成形件開(kāi)裂。
文檔編號(hào)B22F3/105GK103100713SQ201310024599
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者黃衛(wèi)東, 薛蕾, 楊東輝, 趙曉明 申請(qǐng)人:西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司