一种选区激光熔化制备非晶合金的输送薄带的装置的制作方法

本实用新型涉及一种选区激光熔化制备非晶合金的输送薄带的装置。

背景技术：

非晶合金是近年来兴起的新型材料，该材料具有高屈服强度，大弹性应变极限高耐磨性和优良的耐腐蚀性等优点,使其具在多个领域有广阔的应用空间。但是，传统的铜模铸造法在制备块体非晶合金时所存在的临界尺寸限制，严重制约了非晶合金在实际工程领域的应用。选区激光熔化制备非晶合金可以突破临界直径限制，实现无尺寸限制的制备非晶合金。但是由于锆基、钛基非晶合金粉易氧化，选区激光熔化制备非晶合金会产生较多的晶化相。非晶薄带的氧含量会小于非晶合金粉末，所以铺薄带代替铺粉的选区激光熔化技术更适合于非晶合金的制备。将选区激光熔化技术和分层实体制造技术相结合，提出了一种新的激光增材制造技术：激光熔合分层实体制造技术。该技术采用逐层铺薄带后选区激光熔合的方法制备非晶合金。

目前大多数铺薄带都采用人工逐层铺设，但由于选区激光熔化方法制备非晶合金时要有保护气保护，这就导致铺完一层，就得除去空间里的空气，降低铺薄带的效率。因此，设计一种自动铺薄带的设备具有很大的实际效益。

技术实现要素：

本发明的目的主要是提供一种选区激光熔化制备非晶合金的输送薄带的装置，通过移动平台进行铺铁基非晶薄带，电生磁装置来固定铺好的薄带，完成一次铺铁基非晶薄带之后，激光选区熔化。在一层薄带熔化后，通过升降台控制工作面下降，然后再铺一层铁基非晶薄带，逐层叠加，实现铁基非晶薄带的增材制造。

本实用新型所述的一种选区激光熔化制备非晶合金的输送薄带的装置，其特征在于，包括：

试验壳体，包括下盖板装置和上盖板装置，下盖板装置和上盖板装置拆卸式连接，二者共同围成可通入保护气的密封试验腔；上盖板装置上留有可供激光透过的透明照射窗；

升降平台装置，设置在密封试验腔内，包括上固定板和升降单元，上固定板上设有操作窗口和位于输送下游的废料入口；升降单元设置在操作窗口正下方，用于调整置于其上的薄带纵向高度；

移动平台装置，设置在密封试验腔内，包括用于铺带的薄带铺设单元、用于固定薄带的薄带固定单元，薄带铺设单元设置在上固定板上端面，其推动部悬于上固定板上方，用于带动薄带铺设在上固定板工作表面；薄带固定单元设置在上固定板上，用于安装缠绕薄带以及固定铺在上固定板上的薄带；

废料收集单元，设置在密封试验腔内，其废料进口与废料入口连通，用于收集加工过程中产生的废料。

下盖板装置包括支撑柱、下盖板、垂直式压紧器和橡胶密封圈，下盖板的底部安装多根用于支撑整个下盖板保持水平的支撑柱，下盖板的上安装面沿周向安装多个用于实现下盖板和上盖密封锁定连接的垂直式压紧器，并且下盖板与上盖板装置衔接处安装用于密封的橡胶密封圈，用于保证下盖板与上盖板装置围成的密封试验腔的气密性；所述下盖板围在橡胶密封圈内部的区域设置气路出口和气路进口，用于调整密封试验腔的气压。

所述上盖板装置包括用于罩在下盖板上的上盖、用于供激光透射入工作表面的镜片、用于检测密封试验腔内气压的气压阀、用于嵌装镜片的法兰以及用于向密封试验腔内通入保护气的保护气接口，所述上盖的顶盖上嵌装法兰和保护气接口，而法兰的安装孔上铺装镜片，形成供激光投射的透明照射窗；所述气压阀安装在上盖的顶盖上。

升降单元包括下固定板、升降台、工作校准平面以及驱动电机，所述下固定板铺装在下盖板的工作区，下固定板上固装废料收集单元以及驱动电机，废料收集单元的顶部固装一水平设置的上固定板，并保持废料收集单元的废料进口与上固定板的废料入口连通；升降台夹在上固定板和下固定板之间，并位于操作窗口正下方，且升降台的底部与下固定板固接，升降台顶部铺装工作校准平面，升降台的动作控制端与驱动电机的动力输出端相连，用于控制升降台纵向高度。

所述升降台为剪式升降台，且每次升降台的升降高度与薄片的厚度相等。

推动单元包括支撑架、移动导轨、拉薄带杆、清薄带杆和移动滑块，所述支撑架架设在上固定板表面；移动导轨铺装在支撑架的上部，并且移动导轨上配装移动滑块，二者滑动连接；拉薄带杆和清薄带杆分别通过相应的移动滑块安装在移动导轨上，拉薄带杆和清薄带杆均具有可与铺设在上固定板上的薄带接触的动作部，其中清薄带杆与薄带接触的动作部装有用于清理表层废料的刀具，而拉薄带杆的动作部配有第一电生磁装置，用于吸附薄带。

所述清薄带杆的杆体为伸缩式杆体，用于调节刀具的纵向高度。

所述固定单元包括压紧滚轮和薄带滚轮，所述薄带滚轮通过带有转轴的安装架安装在上固定板的输送上游端部，并且薄带滚轮的滚动方向与薄带的铺设运动方向一致，薄带滚轮上自带防滑结构；所述压紧滚轮设置在上固定板的输送上游端部，并且压紧滚轮与上固定板之间留有供单层薄带穿过的间隙。

所述吸附单元为第二电生磁装置，设置在上固定板的两端部，用于吸附铺设在其上的薄带。

铁基非晶薄带装在薄带滚轮上，通过压紧滚轮将铁基非晶薄带能沿工作面方向上移动，移动到电生磁装置的位置上，电生磁装置产生磁性将铁基非晶薄带吸附。将上盖通过压紧器与下盖板连接，往里面通保护气，控制好气路出口以及气路进口，使里面气压保持恒定。为保证去除里面的氧气，需要通过一定时间的保护气体之后开始工作。里面的气压可以通过气压阀测出。然后拉薄带杆移动到薄带的起点位置，通过磁性吸附铁基非晶薄带，拉薄带杆吸附后，电生磁装置断电，失去磁性，然后拉薄带杆拉动薄带，移动到薄带的终止位置，两端的电生磁装置产生磁性吸附薄带，使薄带固定，完成一次铺薄带的过程。激光通过镜片对铁基非晶薄带进行选区激光熔化。完成一次选区激光熔化之后，升降台下降，下降高度与铺薄带的单层高度一样。然后清薄带杆移动，清除剩余的铁基非晶薄带。然后循环往复，完成后续的铺薄带，直至成型件的完全成型。

本实用新型的有益效果是：能避免人工铺薄带时候铺一层去除空间里空气的不便，提高铺薄带的效率，能够促进选区激光熔化制备非晶合金的研究。并且该设备结构简单，使用方便，具有很大的推广价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的下盖板装置示意图；

图3为本发明的升降平台装置示意图；

图4为本发明的移动平台装置示意图；

图5为本发明的上盖装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型

参照附图：

实施例1本实用新型所述的一种选区激光熔化制备非晶合金的输送薄带的装置，包括：

试验壳体，包括下盖板装置1和上盖板装置6，下盖板装置1和上盖板装置6拆卸式连接，二者共同围成可通入保护气的密封试验腔；上盖板装置6上留有可供激光透过的透明照射窗；

升降平台装置2，设置在密封试验腔内，包括上固定板25和升降单元，上固定板25上设有操作窗口和位于输送下游的废料入口；升降单元设置在操作窗口正下方，用于调整置于其上的薄带纵向高度；

移动平台装置3，设置在密封试验腔内，包括用于铺带的薄带铺设单元、用于固定薄带的薄带固定单元，薄带铺设单元设置在上固定板上端面，其推动部悬于上固定板上方，用于带动薄带铺设在上固定板工作表面；薄带固定单元设置在上固定板上，用于安装缠绕薄带以及固定铺在上固定板上的薄带；

废料收集单元22，设置在密封试验腔内，其废料进口与废料入口连通，用于收集加工过程中产生的废料。

下盖板装置1包括支撑柱11、下盖板12、垂直式压紧器13和橡胶密封圈14，下盖板12的底部安装多根用于支撑整个下盖板保持水平的支撑柱11，下盖板12的上安装面沿周向安装多个用于实现下盖板和上盖密封锁定连接的垂直式压紧器13，并且下盖板12与上盖板装置6衔接处安装用于密封的橡胶密封圈14，用于保证下盖板与上盖板装置围成的密封试验腔的气密性；所述下盖板12围在橡胶密封圈内部的区域设置气路出口15和气路进口16，用于调整密封试验腔的气压。

所述上盖板装置6包括用于罩在下盖板上的上盖61、用于供激光透射入工作表面的镜片62、用于检测密封试验腔内气压的气压阀63、用于嵌装镜片的法兰64以及用于向密封试验腔内通入保护气的保护气接口65，所述上盖61的顶盖上嵌装法兰64和保护气接口65，而法兰64的安装孔上铺装镜片62，形成供激光投射的透明照射窗；所述气压阀63安装在上盖61的顶盖上。

升降单元包括下固定板21、升降台23、工作校准平面24以及驱动电机26，所述下固定板21铺装在下盖板12的工作区，下固定板21上固装废料收集单元22以及驱动电机26，废料收集单元22的顶部固装一水平设置的上固定板25，并保持废料收集单元的废料进口与上固定板25的废料入口连通；升降台23夹在上固定板25和下固定板21之间，并位于操作窗口正下方，且升降台23的底部与下固定板21固接，升降台23顶部铺装工作校准平面24，升降台23的动作控制端与驱动电机26的动力输出端相连，用于控制升降台纵向高度。

所述升降台23为剪式升降台，剪式升降台由底座、一对彼此平行的剪式连杆机构以及顶板组成，底座固定在下固定板上，顶板上铺装校准工作平面；所述的剪式连杆机构由若干个相互铰接的升降子单元构成，所述的升降子单元包括两根中间位置相互铰接的连杆，两根连杆形成带有四个头端的十字形结构；所述的升降子单元从上到下依次排列，位于下层的升降子单元的两个头端分别与相邻的位于上层的升降子单元的两个头端相互铰接，位于最上层的升降子单元的其中一个头端铰接在顶板上、另一个头端与顶板滑动相连；位于最底层的升降子单元的其中一个头端铰接在底座上、另一个头端与驱动电机的输出端相连。

驱动电机为水平设置的直线电机，通过直线电机的输出端直线往复移动以控制十字形结构之间夹角，从而控制升降台的升降，且每次升降台的升降高度与薄片的厚度相等。

薄带铺设单元包括支撑架31、移动导轨32、拉薄带杆33、清薄带杆34和移动滑块35，所述支撑架31架设在上固定板25表面；移动导轨32铺装在支撑架31的上部，并且移动导轨32上配装移动滑块35，二者滑动连接；拉薄带杆33和清薄带杆34分别通过相应的移动滑块35安装在移动导轨32上，拉薄带杆33和清薄带杆34均具有可与铺设在上固定板25上的薄带接触的动作部，其中清薄带杆34与薄带接触的动作部装有用于清理表层废料的刀具，而拉薄带杆的动作部配有第一电生磁装置，用于吸附薄带。

所述清薄带杆35的杆体为伸缩式杆体，用于调节刀具的纵向高度。

所述薄带固定单元包括压紧滚轮4、薄带滚轮5和电生磁装置27，所述薄带滚轮5通过带有转轴的安装架安装在上固定板25的输送上游端部，并且薄带滚轮5的滚动方向与薄带的铺设运动方向一致，薄带滚轮5上自带防滑结构；所述压紧滚轮4设置在上固定板25的输送上游端部，并且压紧滚轮4与上固定板25之间留有供单层薄带穿过的间隙；所述电生磁装置设置在上固定板的两端部，用于吸附铺设在其上的薄带。

实施例2本实施例与实施例1的区别之处在于：一种选区激光熔化制备非晶合金的输送薄带的装置中：垂直式压紧器用来连接下盖板和上盖，橡胶密封圈保证装置内部气密性。

电生磁装置用来固定铺好的铁基非晶薄带，升降台用来升降工作平面，工作校准平面用来保持工作面的水平。

薄带滚轮自带防滑结构；这种结构能够使拉薄带杆在拉薄带的时候使薄带保留一定预紧力，方便铺薄带时候表面的平整。

压紧滚轮采用橡胶材质；这种结构能够保证在铺薄带时候薄带不受损伤。

拉薄带杆采用电生磁原理，依靠磁性吸附薄带，通过移动导轨移动；这种结构能够方便薄带的吸附，相对于靠气压吸附的，节约成本。

清薄带杆与薄带接触的动作部带有用于清理上一层残留薄带的刀具，并且清薄带杆的杆体能够调节高度；这种结构能提高清薄带杆在清理薄带的时候保持清薄带杆刀具与薄带之间合适的位置，方便薄带的清理。在不清理的时候，控制刀具与工作面之间的距离，提高刀具的使用寿命。

工作平面两端装有两个电生磁装置；这种结构能够固定铺好的薄带，保证薄带之间的平整性，方便铁基薄带之间的能够很好接触。

升降台的升降由直线电机控制；这种结构能够控制升降的精度，保证逐层制造时候的精度。

铁基非晶薄带装在薄带滚轮5上，通过压紧滚轮4将铁基非晶薄带能沿工作面方向上移动，移动到电生磁装置27的位置上，电生磁装置27产生磁性将铁基非晶薄带吸附。将上盖61通过压紧器13与下盖板12连接，往里面通保护气，控制好气路出口15以及气路进口16，使里面气压保持恒定。为保证去除里面的氧气，需要通过一定时间的保护气体之后开始工作。里面的气压可以通过气压阀63测出。然后拉薄带杆33移动到薄带的起点位置，通过磁性吸附铁基非晶薄带，拉薄带杆33吸附后，电生磁装置27断电，失去磁性，然后拉薄带杆33拉动薄带，移动到薄带的终止位置，两端的电生磁装置27产生磁性吸附薄带，使薄带固定，完成一次铺薄带的过程。激光通过镜片62对铁基非晶薄带进行选区激光熔化。完成一次选区激光熔化之后，升降台23下降，下降高度与铺薄带的单层高度一样。然后清薄带杆34移动，清除剩余的铁基非晶薄带。然后循环往复，完成后续的铺薄带，直至成型件的完全成型。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。