本发明涉及一种用于选区激光熔化成形异质材料的螺旋式送粉方法及装置，属于金属增材制造技术领域。
背景技术：
随着近年来选区激光熔化技术在航空航天、医疗器械、汽车船舶等领域的进一步广泛应用，对选区激光熔化成形效率和成形工艺的灵活性提出了越来越高的要求。传统选区激光熔化成形工艺仅能成形同质材料这一不足，使该技术在需要成形异质材料的情况下难以满足要求。因此，选区激光熔化成形异质材料技术受到国内外的广泛关注。作为选区激光熔化成形异质材料的关键部分，送粉系统对异质材料的成形起着至关重要的作用。
现有选区激光熔化工艺普遍采用的是重力垂直落粉的送粉方法；重力垂直落粉方法存在出粉通道数量受限等缺陷，在成形异质材料时不仅会占据设备内部较大的成形空间，设备难以高度集成化生产、送粉效率和同步程度低。且因更换粉末易造成不同粉末材料成分污染、粉末流动性差时易出现堵粉等问题。而选区激光熔化成形异质材料时，往往要求送粉系统具有多路实时送粉功能。因此，研发具有多路同步送粉功能、可实时精确控制送粉率的送粉系统，对提高选区激光熔化成形异质材料的质量具有重要意义。
经检索发现，目前关于异质材料选区激光熔化成形方法的公开专利：专利cn105234409a公开了一种多材料激光选区熔化整体成形的送粉方法和装置，专利cn105386037a公开了一种一种采用选区激光熔化成形技术成形功能梯度零件的方法。上述方法虽然可以采用选区激光熔化工艺制备多材料零件和功能梯度零件等异质材料零件，但所采用的送粉方法均为重力垂直落粉法，这种送粉方法或存在难以精确控制送粉量、或存在输送粉末种类有限等缺点，在选区激光熔化工业化生产中应用存在一定的局限性。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种用于选区激光熔化成形异质材料的螺旋式送粉方法，该送粉方法具有节省送粉时间、送粉量精确、可任意输送两种或两种以上粉末材料等优点。
本发明通过以下技术方案实现，一种用于选区激光熔化成形异质材料的螺旋式送粉方法，具体包括以下步骤：
①在外置储粉仓9的不同粉仓中装入不同种类的金属或陶瓷粉末；
②开启选区激光熔化成形设备，根据成形异质材料所需粉末材料的种类和成分，移动外置储粉仓9，使第一送粉仓11对应的双螺旋送粉器7的圆形送粉口11与送粉槽6一端无缝连接，并使双螺旋送粉器7对应的伺服电机8与电源连通；
③开启刮粉装置1，使刮粉装置1在工作缸平台2内来回滑动刮粉，在刮粉装置1移动到末端时触发位于工作缸平台2上的点触式开关4，使伺服电机8工作一个步进单位，伺服电机8驱动双螺旋送粉轴7旋转，然后将第一送粉仓11中的粉末推到送粉槽6内，经过送粉槽6中的方形出粉通道10，最终使粉末堆放在送粉口3处，然后经由刮粉装置1将粉末铺展；根据零件轮廓进行选择性激光熔化，逐层叠加，最终成形出一定高度的材料层a；
④根据成形异质材料所需粉末材料的种类和成分，移动外置储粉仓9，使第二送粉仓12对应的双螺旋送粉器7的圆形送粉口11与送粉槽6一端无缝连接，并使双螺旋送粉器7对应的伺服电机8与电源连通，并重复上述步骤③，在材料层a上成形出一定高度的材料层b；
⑤根据成形异质材料所需粉末材料的种类和成分，移动外置储粉仓9，使第三送粉仓13对应的双螺旋送粉器7的圆形送粉口11与送粉槽6一端无缝连接，并使双螺旋送粉器7对应的伺服电机8与电源连通，并重复上述步骤③，在材料层b上成形出一定高度的材料层c，最终得到由多层不同材料复合得到的零件；
如果所需材料有两种粉末组成则只需使用两个送粉仓，不需要进行步骤⑤，如果由多种粉末组成，则相应的增加送粉仓的数量且增加相应的步骤。
本发明的另一目的在于提供所述方法所有的装置，所述装置包括刮粉装置1、工作平台2、送粉口3、点触式开关4、圆形送粉口5、送粉槽6、双螺旋送粉器7、伺服电机8、外置储粉仓9、方形出粉通道10；外置储粉仓9分割为多个送粉仓，每个送粉仓下面对应设有一个双螺旋送粉器7，双螺旋送粉器7的转动轴与伺服电机8连接；双螺旋送粉器7的一侧设有圆形送粉口5，双螺旋送粉器7通过圆形送粉口5与送粉槽6无缝连接；送粉槽6内部设有多个方形出粉通道10，方形出粉通道10与工作平台2上的送粉口3无缝连接；工作平台2上设有刮粉装置1，刮粉装置1可在工作平台2上来回移动刮粉，工作平台2上设有点触式开关4，点触式开关4位于刮粉装置1运动路径末端，且与多个伺服电机8连接；外置储粉仓9侧面设有导轨槽，外置储粉仓9通过导轨槽悬挂于固定杆14上，外置储粉仓9可沿固定杆14左右滑动。
优选的，本发明所述双螺旋送粉器7的送粉轴由至少三个具有双螺旋结构特征的螺旋送粉轴组成，双螺旋的螺纹间距为5~20mm。
优选的，本发明所述所述双螺旋送粉器7的螺旋送粉轴长度为100mm~300mm，螺旋外径尺寸为50~100mm，螺旋内径尺寸为20~30mm。
发明的有益技术效果是：本发明通过将外置储粉仓的粉末材料由弧斜面引入送粉槽，再由电机带动送粉槽将粉推入送粉器并进入工作平台，从而达到连续送粉的目的，同时可以随时补充外置储粉仓的储粉量；该送粉方法具有节省送粉时间、送粉量精确、可任意输送两种或两种以上粉末材料等优点。此外，本发明采用具有双螺旋结构的送粉轴输送粉末，可以克服单螺旋结构的送粉轴输送粉末易发散且送粉不稳定的缺陷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖面示意图；
图3为本发明的立体结构示意图；
图4为本发明送粉槽的结构示意图；
图5为本发明所述的三道螺旋式分路送粉示意图；
图6为本发明所述的双螺旋送粉器示意图。
图中：1-刮粉装置；2-工作平台；3-送粉口；4-点触式开关；5-圆形送粉口；6-送粉槽；7-双螺旋送粉器；8-伺服电机；9-外置储粉仓；10-方形出粉通道；11-第一送粉仓；12-第二送粉仓；13-第三送粉仓；14-固定杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
本发明所述方法所用装置，如图1~5所示，一种用于选区激光熔化成形异质材料的螺旋式送粉，所述装置包括刮粉装置1、工作平台2、送粉口3、点触式开关4、圆形送粉口5、送粉槽6、双螺旋送粉器7、伺服电机8、外置储粉仓9、方形出粉通道10；外置储粉仓9分割为多个送粉仓，每个送粉仓下面对应设有一个双螺旋送粉器7，双螺旋送粉器7的转动轴与伺服电机8连接；双螺旋送粉器7的一侧设有圆形送粉口5，双螺旋送粉器7通过圆形送粉口5与送粉槽6无缝连接；送粉槽6内部设有多个方形出粉通道10，方形出粉通道10与工作平台2上的送粉口3无缝连接；工作平台2上设有刮粉装置1，刮粉装置1可在工作平台2上来回移动刮粉，工作平台2上设有点触式开关4，点触式开关4位于刮粉装置1运动路径末端，且与多个伺服电机8连接；外置储粉仓9侧面设有导轨槽，外置储粉仓9通过导轨槽悬挂于固定杆14上，外置储粉仓9可沿固定杆14左右滑动。
本发明实施例中所述双螺旋送粉器7的送粉轴由三个具有双螺旋结构特征的螺旋送粉轴组成，双螺旋的螺纹间距为5~20mm。
本发明实施例中所述双螺旋送粉器7的螺旋送粉轴长度为200m，螺旋外径尺寸为80mm，螺旋内径尺寸为25mm。
实施例1
一种用于选区激光熔化成形异质材料的螺旋式送粉方法，具体包括以下步骤
①在外置储粉仓9的第一送粉仓11、第二送粉仓12、第三送粉仓13中分别装入316l不锈钢粉末、tc4钛合金、氧化锆粉末；
②开启选区激光熔化成形设备，根据成形异质材料所需粉末材料的种类和成分，移动外置储粉仓9，使第一送粉仓11对应的双螺旋送粉器7的圆形送粉口11与送粉槽6一端无缝连接，并使双螺旋送粉器7对应的伺服电机8与电源连通；
③开启刮粉装置1，使刮粉装置1在工作缸平台2内来回滑动刮粉，在刮粉装置1移动到末端时触发位于工作缸平台2上的点触式开关4，使伺服电机8工作一个步进单位，伺服电机8驱动双螺旋送粉轴7旋转，然后将第一送粉仓11中的粉末推到送粉槽6内，经过送粉槽6中的方形出粉通道10，最终使粉末堆放在送粉口3处，然后经由刮粉装置1将粉末铺展；根据零件轮廓进行选择性激光熔化，逐层叠加，最终成形出10mm高度的316l不锈钢层；
④根据成形异质材料所需粉末材料的种类和成分，移动外置储粉仓9，使第二送粉仓12对应的双螺旋送粉器7的圆形送粉口11与送粉槽6一端无缝连接，并使双螺旋送粉器7对应的伺服电机8与电源连通，并重复上述步骤③，在316l不锈钢a零件上形成10mm的tc4钛合金层；
⑤根据成形异质材料所需粉末材料的种类和成分，移动外置储粉仓9，使第三送粉仓13对应的双螺旋送粉器7的圆形送粉口11与送粉槽6一端无缝连接，并使双螺旋送粉器7对应的伺服电机8与电源连通，并重复上述步骤③，在tc4钛合金层上形成10mm的陶瓷层，最终得到由不锈钢层、钛合金层、陶瓷层组成的复合零件。
本领域技术人员可以根据实际需要设计送粉仓的数量，如果所需材料有两种粉末组成则只需使用两个送粉仓，不需要进行步骤⑤，如果由多种粉末组成，则相应的增加送粉仓的数量且增加相应的步骤。