提高选区激光熔化工艺直接成形零件致密度的装置的制作方法

本发明涉及一种激光增材制造技术，特别涉及一种用于金属和非金属粉末的选区激光熔化的成形装置。

背景技术：
增材制造技术是上个世纪末兴起的一项新技术，进入21世纪，增材制造技术得到了快速发展，其中美国已经把增财制造技术定位为国家新技术战略，我国近几年对增材制造领域的大力支持，在全国范围内掀起一场增材制造研究的热潮。增材制造研究领域宽泛，包括金属、高分子等材料的增材制造，其中高分子领域的增材制造技术已经相当成熟，金属增材制造包括金属熔覆、选区激光熔化、弧焊堆积等方向，相对金属材料的增材制造领域，还存在许多关键问题没有解决，特别是金属选区激光熔化中的成形件不致密是亟待解决的一项关键问题，选区激光熔化是在成形缸里扑粉，然后激光选择性熔化，一层选区激光熔化之后，托板下降一个铺粉层高度进行铺粉后再进行选区熔化,依次循环至堆积成三维实体件，选区激光熔化工艺导致成形件不致密的因素有铺粉不致密、激光熔化粉末时气体没有溢出等因素，结果致使成形件力学性能降低。传统选区激光熔化铺粉是以铺粉辊子或刮板进行铺粉，铺粉层粉末不致密，因而会影响到成形件的致密度降低。

技术实现要素：
针对选区激光熔化的直接成形件致密度不高的问题，本发明提供了一种可提高零件粉层致密性和稳定性的成形装置，其原理是带电粉末在电场力作用下被吸向高压电极板，通过电场力带电粉末被紧紧吸附在基板或成形件表面，使铺的粉末层密度提高，进而提高成形件的成形质量。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：一种提高选区激光熔化工艺直接成形零件致密度的装置，包括一个箱型粉槽，该粉槽上方设有一个可放置成形基板的托板，其下面连接顶杆，其特征在于，所述托板上面连接有通有直流高压的电极板；所述粉槽左、右两侧均设有带有滑块的导轨，两滑块之间连接一个位于粉槽托板上方的铺粉模块，其中一侧导轨的后端设有导轨电机，通过连接滑块中的传动机构驱动铺粉模块沿粉槽前后平行移动；两导轨之一的滑块上设有铺粉电机，驱动铺粉模块中的铺粉机构动作。上述方案中，所述的铺粉模块包括一个矩形的粉末存储盒，其下侧长度方向设有一个铺粉辊子，该铺粉辊子上开有截面径向对称的两条沟槽。所述的铺粉模块包括一个矩形的粉末存储盒，其下侧长度方向设有一个铺粉刮板，其上方增设有一个宽度方向可摆动的带漏粉长条孔的粉末控制板。所述托板上开有用于直流高压与电极板连接导线的安装孔。与现有技术相比，本发明的优点是：采用静电引力方式，使带电粉末被紧紧吸附在托板上方的高压电极板上，使粉末致密度提高，从而激光选区熔化成形出的零件整体质量有效提高。本发明具有静电引力的激光选区熔化装置，不仅适用于金属的激光选区熔化成形，还适用于非金属的激光选区熔化成形，应用范围较广。附图说明图1是本发明装置剖开的三维结构图。图中：1、粉槽；2、导轨；3、丝杠螺母；4、导轨电机；5、铺粉电机；6、固定板(固定铺粉模块)；7、粉末存储盒；8、铺粉辊子；9、电极板；10、托板；11、顶杆；12、导线孔。图2是铺粉模块的一个实施例。其中：(a)图为立体图；(b)图为(a)图的横向剖视图。图3是铺粉模块的另一个实施例。其中：13、粉末控制板；14、铺粉刮板。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。参考图1，一种提高选区激光熔化工艺直接成形零件致密度的装置，包括绝缘的箱型粉槽1、其中的电极板9、绝缘的托板10和顶杆11，电极板9固定在托板10上面，顶杆11通过连接件与托板10下面连接，托板10上开有导线孔12，导线通过该导线孔将高压电源与电极板相连接。粉槽左、右两侧均设有带有滑块的导轨2，两滑块之间通过固定板6连接铺粉模块。其中一侧导轨的后端设有导轨电机4，通过连接滑块的丝杠螺母3驱动铺粉模块沿粉槽前后平行移动。两导轨之一的滑块上设有铺粉电机5，驱动铺粉模块中的铺粉辊子8或铺粉刮板14运动。铺粉模块实施例1参考图2，铺粉模块由绝缘的粉末存储盒7、铺粉辊子8组成，铺粉辊子上开有两条截面径向对称的沟槽[图2(b)]。铺粉模块实施例2参考图3,把图2中铺粉辊子8换成铺粉刮板14，铺粉刮板上增加一可前后摆动的粉末控制板13(带漏粉长条孔)。在激光选区熔化成形时，将电极板9与高压电(5-20万伏特)连接，带静电粉末(金属或非金属粉末)放置在粉末存储盒7内，粉末所带静电电荷与电极板电压极性相反。在成形过程中，对于实施例1：铺粉辊子8在铺粉电机5驱动下，顺时针转动180度，带电荷粉末被铺粉辊子8上面的沟槽带出倾倒在铺粉辊子8右侧(前边)，然后铺粉模块在导轨电机4的带动下沿着导轨2向右(前方)运动，将带电荷粉末铺平在电极板9上面的导电成形基板上，带电荷粉末在电场力作用下被吸紧在导电基板上，使粉末层致密度提高，开启激光选区熔化扫描进行成形；一层成形结束，铺粉模块停留在前方，铺粉辊子8在铺粉电机5作用下逆时针转动180度，带电荷粉末被铺粉辊子8的沟槽从粉末存储盒7内带出，倾倒在铺粉辊子8的左侧(后边)，铺粉模块在导轨电机4的带动下沿着导轨2向左(后方)运动，将带电荷粉末铺平在电极板9上面的导电成形基板上，带电荷粉末在电场力作用下被吸紧在导电基板上，粉末层致密度提高，然后激光扫描熔化成形；依次进行循环，直至成形结束，从而获得较高致密度的成形件。在成形过程中，对于对于实施例2：粉末在粉末控制板13控制下从铺粉刮板14的右侧(前边)从粉末盒分出一定量的带电荷粉末，然后铺粉模块向右(前方)运动，把粉末均匀的铺在导电成形基板上，在电极板9电场力作用下，粉末被吸紧在成形板或成形件上，激光进行成形扫描；然后粉末在粉末控制板13控制下从铺粉刮板14的左侧(后边)从粉末盒分出一定量的粉末，然后铺粉模块向左(后方)运动，把粉末均匀的铺在导电成形基板上，在电极板9电场力作用下，粉末被吸紧在成形板或成形件上，进行激光扫描熔化成形，依次循环直到成形结束，从而获得高致密度零件。