一种基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备的制作方法

本发明属于选区熔化设备，特别是涉及一种基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备。

背景技术：

1、激光选区熔化过程中，需要将粉末进行预热，需求的预热温度与材料相关，温度越接近金属熔化温度打印时产生的飞溅就会越少，能有效减少零件开裂的情况，并且打印完成后零件整体需要进行加热处理以减少零件开裂的情况。成型基板预热对于降低成形过程的热应力，抑制成形过程裂缝的产生，减小成形过程试样和成型基板的翘曲变形具有非常重要的意义，因而成型基板预热在激光铺粉打印行业有着非常重要且广泛的应用。

2、目前的选区熔化设备多为通过电加热板为成型基板及粉末加热，且打印完成部分不能及时进行热处理，需全部打印完成后取出，再进行热处理，存在零件开裂的风险。

3、然而，目前主流的成型基板预热温度在200℃到300℃之间，最高仅达300℃，不能很好地满足所有粉末的加热需求。为了获得具有更好力学性能、内部组织的工件，需要在工件打印完成后再进一步进行热处理，但这大大增加了获取最终所需零件的时间，而且会增大工件冷却和后热处理过程工件产生裂缝、及工件和基板变形的风险。此外，如何在高温下持续稳定可靠地进行打印也一直是行业存在的难题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，该设备能实现在打印加工过程中对成型缸筒和成型基板预热最高可达500℃，实现逐层打印，打印完成后退到成型缸筒内直接加热，从而得到所需工件；同时，在打印过程中，通过隔热模块和冷却模块对传动模块进行隔热并冷却，确保了打印过程持续稳定可靠，能有效改善打印零件的开裂情况。

2、本发明是这样实现的，一种基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，包括成型室、成型缸、供粉缸、水冷机、空冷机、除尘系统、电控柜七个部分；

3、所述成型缸包括成型缸筒、成型基板、加热模块、隔热模块、冷却模块、传动模块和安装座，所述成型基板位于成型缸筒内，成型基板的底部与传动模块相连，所述加热模块位于成型缸筒的四周，所述加热模块的加热温度可调，用于为成型基板提供稳定热源；所述隔热模块位于成型缸筒和冷却模块之间，所述传动模块位于冷却模块内，所述安装座与隔热模块和冷却模块连接固定、并支撑隔热模块和冷却模块，隔热模块用于将加热模块与冷却模块、传动模块、安装座分隔开，进而将成型基板与传动模块分隔开；所述冷却模块内设置有螺旋单通道大通量水冷流道。

4、在上述技术方案中，优选的，所述加热模块包括陶瓷电加热器和高温检测仪，加热模块具有加热温度可调功能，能够为成型基板提供稳定热源。所述陶瓷电加热器布设于成型缸筒的四周，所述高温检测仪通过螺纹连接固定在陶瓷电加热器上并深入至成型缸筒的外壁处，用于检测成型缸筒表面的温度。

5、在上述技术方案中，优选的，所述隔热模块位于成型缸筒的下方且设置于冷却模块的四周，所述隔热模块包括隔热板和中心介子，所述中心介子镶嵌于隔热板内侧，所述中心介子的顶端与成型缸筒的底端相连，所述中心介子的底端与安装座的顶端面相连，使隔热模块位于成型缸筒和安装座之间并分别与成型缸筒和安装座相连。

6、在上述技术方案中，优选的，所述冷却模块包括冷却缸筒、冷却缸内芯和下盖板，所述冷却缸内芯位于冷却缸筒的内部，所述冷却缸内芯的外壁上开设有螺旋槽道，使所述冷却缸内芯和冷却缸筒之间形成所述螺旋单通道大通量水冷流道，所述下盖板盖合在冷却缸筒和冷却缸内芯的底部。

7、在上述技术方案中，进一步优选的，所述螺旋单通道大通量水冷流道的上部设置进水口，下部设置出水口，所述进水口经隔热模块的隔热板穿入，出水口经安装座穿出。

8、在上述技术方案中，进一步优选的，所述冷却缸筒的顶面与冷却缸内芯之间设置有上密封，冷却缸筒的底面与下盖板之间设置有下密封一，所述冷却缸内芯的底面与下盖板之间设置有下密封二。

9、在上述技术方案中，更进一步优选的，所述冷却缸筒的顶面开设有上密封槽，冷却缸筒的底面开设有下密封槽一，冷却缸内芯的底面开设有下密封槽二，所述上密封槽、下密封槽一和下密封槽二内分别设置有o型金属密封圈。

10、在上述技术方案中，优选的，所述传动模块包括传动伺服电机、转接板一、转接板二、连接杆、活塞底板和基板安装板，所述传动伺服电机的输出端与转接板二相连，所述转接板二与转接板一相连，所述转接板一与连接杆的底端相连，所述连接杆的顶端与活塞底板相连，所述活塞底板的顶面与基板安装板相连，所述基板安装板的顶面与成型基板相连。

11、在上述技术方案中，优选的，所述水冷机分别与成型缸的冷却模块、激光器、振镜水冷座、扩束相连。

12、在上述技术方案中，优选的，成型室的吸风口与除尘系统的进风口相连，所述除尘系统的出风口与空冷机的进风口相连，所述空冷机的出风口与成型室的进风口相连。

13、本发明具有的优点和积极效果是：

14、1、本发明能实现在打印加工过程中对成型缸筒和成型基板预热最高可达500℃，实现逐层打印及边打印边加热，打印完成后退到成型缸筒内直接加热，从而得到所需工件；同时，在打印过程中，通过隔热模块和冷却模块对传动模块进行隔热并冷却，确保了打印过程持续稳定可靠，能有效改善打印零件的开裂情况。

15、2、本发明通过对成型缸进行预热、保温，极大改善了因预热、冷却时保温温度不够引发的问题；具有预热温度高、打印时传动持续稳定可靠等特点，解决了现有的激光铺粉打印过程中因预热温度不够导致打印完成后冷却时工件开裂、高温下难以持续稳定可靠传动等问题。

技术特征：

1.一种基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，包括成型室、成型缸、供粉缸、水冷机、空冷机、除尘系统、电控柜七个部分；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，其特征在于，所述加热模块包括陶瓷电加热器和高温检测仪，加热模块具有加热温度可调功能，能够为成型基板提供稳定热源。所述陶瓷电加热器布设于成型缸筒的四周，所述高温检测仪通过螺纹连接固定在陶瓷电加热器上并深入至成型缸筒的外壁处，用于检测成型缸筒表面的温度。

3.根据权利要求1所述的基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，其特征在于，所述隔热模块位于成型缸筒的下方且设置于冷却模块的四周，所述隔热模块包括隔热板和中心介子，所述中心介子镶嵌于隔热板内侧，所述中心介子的顶端与成型缸筒的底端相连，所述中心介子的底端与安装座的顶端面相连，使隔热模块位于成型缸筒和安装座之间并分别与成型缸筒和安装座相连。

4.根据权利要求1所述的基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，其特征在于，所述冷却模块包括冷却缸筒、冷却缸内芯和下盖板，所述冷却缸内芯位于冷却缸筒的内部，所述冷却缸内芯的外壁上开设有螺旋槽道，使所述冷却缸内芯和冷却缸筒之间形成所述螺旋单通道大通量水冷流道，所述下盖板盖合在冷却缸筒和冷却缸内芯的底部。

5.根据权利要求4所述的基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，其特征在于，所述螺旋单通道大通量水冷流道的上部设置进水口，下部设置出水口，所述进水口经隔热模块的隔热板穿入，出水口经安装座穿出。

6.根据权利要求4所述的基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，其特征在于，所述冷却缸筒的顶面与冷却缸内芯之间设置有上密封，冷却缸筒的底面与下盖板之间设置有下密封一，所述冷却缸内芯的底面与下盖板之间设置有下密封二。

7.根据权利要求6所述的基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，其特征在于，所述冷却缸筒的顶面开设有上密封槽，冷却缸筒的底面开设有下密封槽一，冷却缸内芯的底面开设有下密封槽二，所述上密封槽、下密封槽一和下密封槽二内分别设置有o型金属密封圈。

8.根据权利要求1所述的基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，其特征在于，所述传动模块包括传动伺服电机、转接板一、转接板二、连接杆、活塞底板和基板安装板，所述传动伺服电机的输出端与转接板二相连，所述转接板二与转接板一相连，所述转接板一与连接杆的底端相连，所述连接杆的顶端与活塞底板相连，所述活塞底板的顶面与基板安装板相连，所述基板安装板的顶面与成型基板相连。

9.根据权利要求1所述的基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，其特征在于，所述水冷机分别与成型缸的冷却模块、激光器、振镜水冷座、扩束相连。

10.根据权利要求1所述的基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，其特征在于，成型室的吸风口与除尘系统的进风口相连，所述除尘系统的出风口与空冷机的进风口相连，所述空冷机的出风口与成型室的进风口相连。

技术总结
本发明涉及一种基于激光铺粉打印的高温选区熔化设备，包括成型室、成型缸、供粉缸、水冷机、空冷机、除尘系统、电控柜；成型缸包括成型缸筒、成型基板、加热模块、隔热模块、冷却模块、传动模块和安装座，加热模块位于成型缸筒四周；隔热模块位于成型缸筒和冷却模块之间，传动模块位于冷却模块内，安装座与隔热模块和冷却模块连接固定、并支撑隔热模块和冷却模块，隔热模块用于将加热模块与冷却模块、传动模块、安装座分隔开，进而将成型基板与传动模块分隔开；冷却模块内设置有螺旋单通道大通量水冷流道。本发明实现对成型缸筒和成型基板预热最高可达500℃，打印完成后退到成型缸筒内直接加热，有效改善打印零件开裂情况。

技术研发人员：贾亚仟,惠军,关凯
受保护的技术使用者：天津镭明激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13