本实用新型涉及一种激光增材制造技术，特别涉及一种用于非金属和金属粉末材料选区激光烧结/熔化的成形装置，属于增材制造设备技术领域。
背景技术：
增材制造(3D打印)技术通过逐点累积形成面，逐层堆积形成体的零件成形方法给制造技术从传统的宏观外形制造向宏微结构一体化制造提供了新契机，特别是激光增材制造技术是一种兼顾精确成形和高性能成性一体化需求的先进制造技术，能在较短的时间内实现内外复杂形状零件及个性化、定制化零件的直接制造，已受到世界各国高度重视，其技术市场得到迅速增长。其中，选区激光烧结/熔化(SLS/SLM)技术特别适合制造具有精细形状特征的复杂非金属/金属零件。
但是，由于SLS/SLM技术的本质特征是基于粉床的逐层铺粉、逐层选区熔化的过程，高能量密度的激光逐点扫描、逐线搭接、逐层熔化凝固堆积，同时发生着激光与材料的交互作用、移动熔池的激光超常冶金过程、移动熔池在超高温度梯度和强约束条件下的快速凝固及逐层堆积三维构件的内部质量演化、复杂约束长期循环条件下热应力演化等，成形过程非常复杂，而成形件不致密是目前SLS/SLM需要解决的一项关键技术。粉层铺设不致密及粉末材料中内含的气体来不及溢出是导致SLS/SLM成形件不致密的主要原因，而成形件不致密降低了零件的屈服和抗拉强度，进而影响了零件的使用性能。
技术实现要素：
为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的装置，用于改善现有SLS/SLM工艺中由于粉层铺设不致密，粉末材料中内含气体来不及溢出而导致的成形件不致密的现状，提高SLS/SLM工艺成形件的致密度，从而提高成形件的力学性能。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的装置，包括成形缸、成形基板、支撑板、激光器、至少一块压电元件、扫描振镜系统、成形粉末，其特征在于：所述的成形基板包括上成形基板和下成形基板，所述的下成形基板通过移动机构安装在所述的成形缸上；所述的上成形基板嵌套在所述的下成形基板中，上成形基板可以沿着下成形基板Z方向的导向槽在下成形基板中沿着Z方向上下运动，但在X、Y两个方向上，上成形基板与下成形基板作为一个整体同步运动；所述的成形粉末铺放在所述的上成形基板上；所述的激光器和扫描振镜系统安装在所述的支撑板上，用于选择性烧结/熔化铺放在上成形基板上的成形粉末；所述的至少一块压电元件与所述的上成形基板固定连接，当压电元件上施加高频电压后，使上成形基板产生沿着Z方向的高频超声振动，并传递给铺放在上成形基板上的成形粉末，增加成形粉末及内含气体的运动驱动力，加速内含气体从成形粉末中溢出，使粉层铺设致密。
作为进一步改进，本实用新型所述的至少一块压电元件固定连接在所述的上成形基板的内腔里，所述的上成形基板上开有压电元件与高频电压控制器连接导线的安装孔。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的装置，改变了现有选区激光烧结/熔化工艺中由于粉层铺设不致密及粉末材料中内含的气体来不及溢出而导致的成形件不致密的现状，提高了选区激光烧结/熔化工艺成形件的致密度，进而提高了选区激光烧结/熔化成形件的力学性能。
附图说明
图1是本实用新型的装置总体结构示意图。
附图中的零部件序号如下：成形缸1、成形基板2、上成形基板2a、下成形基板2b、支撑板3、激光器4、压电元件5、扫描振镜系统6、成形粉末7
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步地说明。
本实用新型的一种提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的装置，包括成形缸、成形基板、支撑板、激光器、至少一块压电元件、扫描振镜系统、成形粉末，其特征在于：所述的成形基板包括上成形基板和下成形基板，下成形基板通过移动机构安装在成形缸上；上成形基板嵌套在下成形基板中，上成形基板可以沿着下成形基板Z方向的导向槽在下成形基板中沿着Z方向上下运动，但在X、Y两个方向上，上成形基板与下成形基板作为一个整体同步运动；成形粉末铺放在上成形基板上；激光器和扫描振镜系统安装在支撑板上，用于选择性烧结/熔化铺放在上成形基板上的成形粉末。
所述的至少一块压电元件与所述的上成形基板固定连接，当压电元件上施加高频电压后，使上成形基板产生沿着Z方向的高频超声振动，并传递给铺放在上成形基板上的成形粉末，增加成形粉末及内含气体的运动驱动力，加速内含气体从成形粉末中溢出，使粉层铺设致密。
作为进一步改进，本实用新型所述的至少一块压电元件固定连接在上成形基板的内腔里，上成形基板上开有压电元件与高频电压控制器连接导线的安装孔，以方便在压电元件上施加高频电压。
本实用新型提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的原理是：压电元件固定连接在上成形基板的内腔里，并且上成形基板可以沿着下成形基板Z方向的导向槽在下成形基板中沿着Z方向上下运动，通过在压电元件上施加高频电压，把高频电能转换为机械能，使上成形基板产生Z方向的机械高频超声振动，并传递给铺放在上成形基板上的成形粉末。由粉体动力学原理可知，粉体的运动与粉体的堆积密度、加速度等因素有关。在选区激光烧结/熔化成形过程中，成形粉末中的内含气体在粉末熔化后转变为移动熔池中的气体，而移动熔池的快速凝固使得气体运动驱动力不足，导致气体来不及溢出而形成球形气孔，使成形件不致密。本实用新型用高频超声振动方式提供了成形粉末及内含气体的运动驱动力，加速了成形粉末及内含气体的运动速度。由于气体质量相对较轻，成形粉末质量相对较重，在驱动力作用下气体快速从成形粉末中溢出，同时，溢出气体的位置被成形粉末迅速占据，使成形粉末密度增加，从而使粉层致密，进而提高了选区激光烧结/熔化工艺成形件的致密度。
如图1所示，本实用新型的一种提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的装置，包括成形缸1、成形基板2、上成形基板2a、下成形基板2b、支撑板3、激光器4、至少一块压电元件5、扫描振镜系统6、成形粉末7。其特征在于：所述的成形基板2包括上成形基板2a 和下成形基板2b，所述的下成形基板2b通过移动机构安装在所述的成形缸1上。
所述的上成形基板2a嵌套在所述的下成形基板2b中，上成形基板2a可以沿着下成形基板2b Z方向的导向槽在下成形基板2b中沿着Z方向上下运动，但在X、Y两个方向上，上成形基板2a与下成形基板2b作为一个整体同步运动。
所述的成形粉末7铺放在所述的上成形基板2a上。
所述的激光器4和扫描振镜系统6安装在所述的支撑板3上，用于选择性烧结/熔化铺放在上成形基板2a上的成形粉末7。
所述的至少一块压电元件5与所述的上成形基板2a固定连接，当压电元件5上施加高频电压后，使上成形基板2a产生沿着Z方向的高频超声振动，并传递给铺放在上成形基板2a 上的成形粉末7，增加成形粉末7及内含气体的运动驱动力，加速内含气体从成形粉末7中溢出，使粉层铺设致密。
作为进一步改进，本实用新型所述的至少一块压电元件5固定连接在所述的上成形基板 2a的内腔里，所述的上成形基板2a上开有压电元件5与高频电压控制器连接导线的安装孔(图中未画出)，以方便在压电元件上施加高频电压。
本实用新型的一种提高选区激光烧结/熔化工艺成形件致密度的装置，其工作过程为：首先系统初始化，并进行选区激光烧结/熔化工艺各种参数的设置，包括激光功率、扫描速度，铺粉厚度等工艺参数的设置。接着，根据控制指令，通过送铺粉机构(图中未画出)将成形粉末7铺放在上成形基板2a上，在至少一块压电元件5上施加高频电压使之产生高频超声振动并传递给铺设在上成形基板2a上的成形粉末7，通过控制声波频率，振幅、振动时间等参数使成形粉末7中的内含气体迅速溢出并振实成形粉末7，完成第一层粉层铺设致密工作。
第一层粉层铺设致密后，根据控制指令，激光器4和扫描振镜系统6通过支撑板3上的激光窗(图中未画出)，选择性扫描并固化第一层相应的粉层，完成第一层粉层扫描。
第一层粉层扫描结束后，根据控制指令，成形基板2在Z方向移动机构带动下，在成形缸1内下降一个粉层高度，重新开始新的一层粉层铺设致密工作，并重新开始新的一层粉层扫描，如此反复，直到成形基板2上的成形件制造完毕，达到选区激光烧结/熔化技术要求。
本实用新型涉及的其他未说明部分与现有技术相同。
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，凡对本实用新型采取等同替换或等效变换所获得的技术方案，都落入本实用新型的保护范围。