一种金属复合材料快速成型铺粉装置的制作方法

本实用新型涉及一种铺粉装置，尤其是涉及一种金属复合材料快速成型铺粉装置。

背景技术：

金属复合材料是由两种或两种以上不同金属材料以微观或宏观的形式复合而成的多相材料，可以发挥组元材料各自的性能优势，实现各组元材料资源的最优配置，节约贵重金属材料，实现单一金属材料不能满足的性能要求，具有广阔的应用前景和很好的经济效益。

电子束选区熔化技术(Electron BeaM Selective M elting，EBSM)和选择性激光烧结技术(Selective Laser Sintering，SLS)是目前广泛应用的两种增材制造技术，其均以固体粉末材料为原料，采用计算机软硬件控制技术，可直接将三维CAD模型转化为实体。从理论上讲，任何受热粘结的粉末都可以用作增材制造的原材料，如高分子，陶瓷，金属粉末以及各种复合粉末材料。无论是采用EBSM还是SLS工艺，送粉铺粉技术都直接影响着整个系统的结构尺寸，工作质量和工作效率，采用目前的送分铺粉技术仅能实现单种金属材料样品或零件的制备，对于实现多种金属材料同时烧结并能够制备出金属复合材料则无能为力。

提供一种金属复合材料快速成型铺粉装置，不仅可以提高增材制造设备的利用率和成形效率，并且可以实现各组元材料资源的最优配置，节约贵重金属材料，制备出具有优越性能的金属复合材料。目前常见的快速成型送粉铺粉装置基本都是实现单种的粉末的制备，如中国专利CN101829782A，CN102126293A，CN101885062A，CN102029389A，CN101856724A所涉及的铺粉装置都只能实现单种金属粉末的制备。而要 实现金属复合材料的制备，需要多种金属材料同时烧结，并且达到相互之间的接合，就需要重新设计铺粉装置。既需要同种金属粉末之间在烧结过程中相互连接，又要保证不同种金属粉末在铺粉过程中良好过渡，是实现该技术的难点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供金属复合材料快速成型铺粉装置，该装置能够实现在长度方向上不同种类金属材料之间的接合，并通过电子束/激光快速成型技术将复合的金属材料粉末熔化烧结在一起，制成一种金属复合材料。该装置不仅可以实现金属粉末之间在烧结过程中相互连接，又能够保证不同种金属粉末在铺粉过程中的良好过渡。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种金属复合材料快速成型铺粉装置，其特征在于：包括工作平台，所述工作平台上从左到右依次设置有一个铺粉器、多个送粉缸、一个成型缸和多个溢粉缸，所述送粉缸、成型缸和溢粉缸的上端均与工作平台齐平，所述送粉缸与溢粉缸的数量相等，所述送粉缸的底部升降式设置有送粉底板，所述成型缸的底部升降式设置有成型底板，所述溢粉缸的底部升降式设置有集粉底板，所述送粉底板与送粉连杆连接，所述成型底板与成型连杆连接，所述集粉底板与集粉连杆连接，所述送粉连杆、成型连杆和集粉连杆均与电机的输出端连接，所述电机的输入端与运动控制卡的输出端连接，所述运动控制卡的输入端与计算机连接。

上述的一种金属复合材料快速成型铺粉装置，其特征在于：所述工作平台上且与铺粉器相对的一侧设置有行程开关。

上述的一种金属复合材料快速成型铺粉装置，其特征在于：所述电机为伺服电机。

上述的一种金属复合材料快速成型铺粉装置，其特征在于：所述送粉 缸与溢粉缸的数量均为3个。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单，设计新颖合理，实现方便，实用性强，使用效果好，便于推广。

2、本实用新型所述铺粉装置结构简单，布局合理。有效地实现金属粉末之间在烧结之前的相互连接，又保证了不同种金属粉末在铺粉过程中达到良好过渡。

3、本实用新型所述铺粉装置实现了高精度送粉，通过控制连杆对多个送粉缸、一个成型缸及多个溢粉缸之间的粉量进行调节，满足不同金属粉末对铺粉量的需求，同时节省实验用金属粉末材料。

4、本实用新型所述铺粉装置能够实现在长度方向上不同种类金属材料之间的接合，并通过电子束/激光快速成型技术将复合的金属材料粉末熔化烧结在一起，制成一种金属复合材料，提高了增材制造设备的利用率和成型效率。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2A为本实用新型铺粉前的状态示意图。

图2B为本实用新型铺粉过程中铺粉器开始运动时的状态示意图。

图2C为本实用新型铺粉过程中铺粉器在成型缸完成铺粉后将剩余金属粉末推送至溢粉缸时的状态示意图。

图2D为本实用新型铺粉后的状态示意图。

附图标记说明:

1—工作平台； 2—铺粉器； 3—送粉缸；

4—送粉底板； 5—送粉连杆； 6—成型缸；

7—成型底板； 8—成型连杆； 9—溢粉缸；

10—集粉底板； 11—集粉连杆； 12—电机；

13—运动控制卡； 14—计算机； 15—行程开关。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型金属复合材料快速成型铺粉装置，包括工作平台1，所述工作平台1上从左到右依次设置有一个铺粉器2、多个送粉缸3、一个成型缸6和多个溢粉缸9，所述送粉缸3、成型缸6和溢粉缸9的上端均与工作平台1齐平，所述送粉缸3与溢粉缸9的数量相等，所述送粉缸3的底部升降式设置有送粉底板4，所述成型缸6的底部升降式设置有成型底板7，所述溢粉缸9的底部升降式设置有集粉底板10，所述送粉底板4与送粉连杆5连接，所述成型底板7与成型连杆8连接，所述集粉底板10与集粉连杆11连接，所述送粉连杆5、成型连杆8和集粉连杆11均与电机12的输出端连接，所述电机12的输入端与运动控制卡13的输出端连接，所述运动控制卡13的输入端与计算机14连接。

本实施例中，所述运动控制卡13是一种现有、常见的基于PC机、用于各种控制多个电机12进行运动控制的控制单元。本实施例所述运动控制卡13可采用PMAC等型号的运动控制卡。

本实施例中，所述工作平台1上且与铺粉器2相对的一侧设置有行程开关15。本实施例所述行程开关15可采用施耐德XCK-J10541H29C、XCK-M149等系列型号的行程开关。

本实施例中，所述电机12为伺服电机。

如图1所示，本实施例中所述送粉缸3与溢粉缸9的数量均为3个。

结合图1，本实用新型的工作过程是：首先，在每个送粉缸3内装满混合好的金属粉末，可以为多种不同金属材料粉末，并将各个成形底板7调平，将铺粉器2置于送粉缸3左侧，铺粉前的状态如图2A所示。然后，将各送粉缸3的送粉连杆5控制送粉底板4向上抬升一定高度来提供一定 量的金属粉末，那么将会有多种不同种类的金属粉末按照纵向的长度方向依次供给，再将成型缸6的成型连杆8控制成型底板7向下下降一个铺粉层厚，之后各个溢粉缸9的集粉连杆11控制集粉底板10向下下降到最低端，用来回收从成型缸溢出的金属粉末。本实用新型铺粉过程中铺粉器开始运动时的状态如图2B所示。待各个连杆和底板均运动到位后，此时铺粉器2开始从工作台1从左向右去铺粉。铺粉器2依次将送粉缸3里高于工作平台1的金属粉末向右推送到成型缸6里的成型底板7上，多余的金属粉末则继续被铺粉器2推到溢粉缸9内。本实用新型铺粉过程中铺粉器2在成型缸6完成铺粉后将剩余金属粉末推送至溢粉缸9时的状态如图2C所示。从而使多种不同的金属粉末均匀铺在成型底板7上，并且在纵向的长度方向上相互连接。当铺粉器2移动到溢粉缸9的右侧时碰触工作台上的行程开关15，铺粉器2停止向前运动，即铺粉完成。本实用新型铺粉后的状态如图2D所示。之后，铺粉器2返向移动到工作台1上送粉缸3的左侧(如图2A所示)，重新开始一个送粉铺粉周期，直至整个铺粉工序完成为止。本实用新型根据电子束或激光分区域扫描熔化工艺要求按上述过程进行多次送粉铺粉操作，直至完成整个金属材料制备。

总之，本实用新型所述铺粉装置结构简单，布局合理。有效地实现金属粉末之间在烧结之前的相互连接，又保证了不同种金属粉末在铺粉过程中达到良好过渡。该铺粉装置实现了高精度送粉，通过控制连杆对多个粉缸、一个成型缸及多个溢粉缸之间的粉量进行调节，满足了不同金属粉末对铺粉量的需求，同时节省了实验用金属粉末材料。该铺粉装置能够实现在长度方向上不同种类金属材料之间的接合，并通过电子束/激光快速成型技术将复合的金属材料粉末熔化烧结在一起，制成一种金属复合材料，提高了增材制造设备的利用率和成型效率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。