專利名稱：一種易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于零件成型制造領(lǐng)域，特別涉及一種易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉
裝置O
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用于金屬零件快速成型的方法多種多樣，其中選區(qū)激光燒 結(jié)是目前被廣泛應(yīng)用的快速成型方法；而選區(qū)激光熔化是在選區(qū)激光燒結(jié)的基礎(chǔ)上發(fā)展的 另一種快速成型方法。這兩種成型方法的基本原理均是根據(jù)零件的CAD數(shù)據(jù)，采用激光 選擇性地掃描金屬粉末，逐層疊加成型，從而加工形成具有特定幾何形狀的金屬零件(成 型件)。這些工藝按照粉末的添加方式可以分為預(yù)置粉末(layer bed)方式和實時送粉 (powder feed)方式兩禾中。選區(qū)激光燒結(jié)/選區(qū)激光熔化按照預(yù)置粉末方式添加粉末的成型過程如下鋪粉 裝置在成型缸上鋪上一層金屬粉末，激光束在計算機控制下，根據(jù)成型件截面形狀信息，對 粉末進行選擇性掃描，使掃描區(qū)域內(nèi)的粉末粘結(jié)或熔化，得到成型件的單層形狀；接著成型 缸下降一層厚的距離，鋪粉裝置重新鋪粉，繼續(xù)進行下一層的成型；如此逐層疊加，最終獲 得特定幾何形狀的金屬零件。選區(qū)激光熔化快速成型金屬零件的關(guān)鍵指標主要包括致密度、精度與表面粗糙度 等，而致密度與表面粗糙度的提高與鋪粉的質(zhì)量(表面平整度、緊實度)密切相關(guān)。鋪粉平 整，則粉末對激光的吸收平穩(wěn)，激光熔化粉末后容易獲得平整的成型表面；鋪粉平面凹凸不 平，則導(dǎo)致粉末對激光的吸收不穩(wěn)定，因離焦量的變化導(dǎo)致粉末吸收激光能量不足，激光照 射在粉末表面功率密度不等，粉末熔化效果有差異，倒置成型面也凹凸不平，最終使得成型 件的致密度、表面精度等下降嚴重。再者，在選區(qū)激光熔化過程中，成型表面質(zhì)量具有“反饋 效果”。如鋪粉不平，則激光熔化粉末平面呈現(xiàn)凸起或者凹陷，導(dǎo)致下一次鋪粉同樣不平，如 此循環(huán)，則會出現(xiàn)“正反饋”效果，即成型表面成型精度越來越差，即使激光掃描同一層也會 出現(xiàn)因凹凸不平而導(dǎo)致的功率密度相差較大的現(xiàn)象；而當(dāng)鋪粉平整，激光在整個粉末表面 照射均勻，則獲得平整的熔化表面，則使得下一層鋪粉平整容易實現(xiàn)，則會出現(xiàn)“負反饋”效 果，即成型表面精度較好，激光熔化粉末后的成型面平整而光滑，激光輻照金屬粉末的熔化 凝固行為穩(wěn)定。選區(qū)激光熔化金屬粉末，可使得粉末完全熔化，粉末從松裝態(tài)50%致密度到完全 熔化勢必發(fā)生收縮。如果鋪粉不緊實，粉末松裝密度只有40%左右，材料收縮嚴重，激光與 粉末作用的不穩(wěn)定性增加。而當(dāng)粉末松裝密度提高，使得激光熔化粉末收縮減小，增加了激 光與材料作用的可控性。所以，鋪粉的好壞決定了選區(qū)激光熔化快速成型零件的優(yōu)劣，為了獲得理想的成 型效果，必須獲得平整且緊實的鋪粉效果。而目前，應(yīng)用于選區(qū)激光熔化或選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的鋪粉方式主要包括使用剛 性旋轉(zhuǎn)輥、刮板結(jié)構(gòu)或柔性鋪粉單元。剛性旋轉(zhuǎn)輥子的制作材料為高硬度不銹鋼，一般為420型號，對其表面的光滑度與同軸度要求非常高，鋪粉過程中經(jīng)常出現(xiàn)撞輥、同軸度偏差 倒置表面波浪形紋等鋪粉缺陷，所以剛性旋轉(zhuǎn)輥子還主要應(yīng)用于選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，如 石蠟材料等燒結(jié)成型，并不能滿足金屬粉末成型的要求。而使用刮板結(jié)構(gòu)或柔性鋪粉單元， 雖然能保證鋪粉平整，但是板對粉末的壓實作用非常小，在激光輻照后，收縮比較大，容易 造成成型件內(nèi)部殘余應(yīng)力較大，發(fā)生變形或者翹曲。因此，在快速成型的加工中，需要有一 種既能使得鋪粉平整，又能保證鋪粉緊實的鋪粉裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，且 既能使得鋪粉平整，又能保證鋪粉緊實的預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，該裝置可用于選區(qū)激 光燒結(jié)和選區(qū)激光熔化等快速成型。本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，包括刮板、壓板和安裝板，所述刮板和壓 板依次安裝在安裝板的同一側(cè)邊，或分別安裝在安裝板的兩個側(cè)邊；所述壓板的最低點與 刮板的最低點之間設(shè)有一定的高度差，且所述壓板的最低點低于刮板的最低點；所述安裝 板外接驅(qū)動機構(gòu)。所述高度差的范圍優(yōu)選為0. 05mm 0. 15mm。所述刮板的最低點距離粉末平面的高度為0. 1mm 0. 2mm，所述壓板的最低點距 離粉末平面的高度為0. 02mm 0. 1mm。所述壓板的下沿設(shè)有倒圓角或自由曲面，作為優(yōu)選方案，所述倒圓角或自由曲面 設(shè)在壓板的下沿的單邊或兩邊。所述壓板的厚度為5mm 8mm ；所述倒圓角的半徑范圍為2mm 5mm ；所述自由曲 面的曲率為1mm 3mm。倒圓角的半徑或自由曲面曲率大小可根據(jù)工藝要求可以調(diào)整。當(dāng) 粉末較細小時，倒圓角的半徑或者自由曲面曲率小，當(dāng)粉末較粗大時，倒圓角的半徑或自由 曲面曲率較大，且可根據(jù)粉末的流動性來設(shè)計。所述刮板和壓板的材質(zhì)均為馬氏體不銹鋼、H13工具鋼或鎢鋼，以保證刮板和壓板 在使用時不會因摩擦原因影響其使用壽命，可保證其使用壽命及質(zhì)量。所述刮板的厚度為0. 3mm 2mm。所述安裝板包括頂板、側(cè)板、端板和隔板，所述側(cè)板分別安裝在頂板的兩個側(cè)邊， 所述隔板和端板依次連接在頂板的端部下方，以固定頂板。所述刮板和壓板分別固定于頂板兩側(cè)的側(cè)板上，或所述刮板和壓板均固定于頂板 同一側(cè)的側(cè)板上。所述頂板連接有電機；所述刮板和壓板通過螺絲與所述側(cè)板連接。本實用新型的作用原理電機帶動安裝板的頂板運動，并帶動側(cè)板與端板向前運 行，刮板與壓板推動粉末到成型表面，當(dāng)壓板前的粉末量過多時，容易使得粉末堆積過多， 太緊實，阻礙壓板前行；在壓板前裝配刮板，刮板的作用是將粉末首先均勻“推”到掃描成型 面上，因為刮板沒有對粉末施加壓力，只是較平整的將粉末均勻“推”到整個成型件表面，所 以鋪展的粉末還比較松散；壓板跟隨在刮板后部對成型面上的粉末進行壓實，壓板的高度 要低于刮板的高度，它們的高度差決定了鋪粉裝置對粉末的壓實程度。如果高度差太小，使得刮板鋪粉層厚小，后期達不到壓實效果；而如果高度差太大，則每次粉末需要很大的添加 量，壓板壓過粉末容易出現(xiàn)太緊實而造成電機過載現(xiàn)象，因此高度差需要較高的精度。本裝 置安裝時，為了保證刮板與壓板的高度差精度，可以使用厚度為0. 05mm 0. 2mm的塞尺置 于刮板下端。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果1、本實用新型設(shè)有刮板和壓板，刮板和壓板之間設(shè)有一定高度差，裝配精度較高， 有利于提高成型質(zhì)量，可保證鋪粉均勻平整且緊實，具有鋪粉效果好等優(yōu)點。2、本實用新型的壓板下沿設(shè)有倒圓角或自由曲面，可保證有一點的弧度，使得其 在成型過程中不會與成型表面進行嚴重的碰撞，即當(dāng)壓板遇到表面凸起時，壓板受力分解 為垂直運動方向與平行于運動方向，使得鋪粉裝置稍微升高，而不至于將零件損壞；同時可 保證鋪粉緊實。3、本實用新型的壓板下沿的倒圓角或自由曲面，倒圓角的半徑或自由曲面曲率大 小可根據(jù)工藝要求可以調(diào)整。當(dāng)粉末較細小時，倒圓角的半徑或者自由曲面曲率小，當(dāng)粉末 較粗大時，倒圓角的半徑或自由曲面曲率較大，且可根據(jù)粉末的流動性來設(shè)計。4、本實用新型可通過電機帶動側(cè)板與端板向前運行，進而帶動刮板與壓板推動粉 末到成型表面，并實現(xiàn)粉末的鋪平及壓實，具有操作效率高、操作方便等優(yōu)點。5、本實用新型的的刮板和壓板均采用高硬度材料，使得本裝置在使用過程中不會 因摩擦原因影響其使用壽命，可保證其使用壽命及質(zhì)量。

圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示的左視圖。圖3是圖1所示的壓板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖1所示裝置的使用示意圖。圖5是本實用新型的第三種結(jié)構(gòu)的壓板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施 方式不限于此。實施例1圖1 圖4示出了本實施例的具體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本易于壓緊預(yù)置金屬 粉末的鋪粉裝置，包括刮板1、壓板4和安裝板，所述刮板1和壓板4分別安裝在安裝板的兩 個側(cè)邊；如圖2所示，所述壓板4的最低點8與刮板1的最低點9之間設(shè)有一定的高度差， 且所述壓板4的最低點低于刮板1的最低點，高度差為0. 08mm。所述安裝板外接驅(qū)動機構(gòu)。如圖2所示，刮板1的最低點9距離粉末平面的高度為0. 1mm，所述壓板4的最低 點8距離粉末平面的高度為0. 02mm。如圖3所示，壓板4的下沿單邊設(shè)有倒圓角10。壓板4的厚度為5mm ；倒圓角的半徑范圍為2mm。所述刮板1和壓板4的材質(zhì)均為馬氏體不銹鋼。[0039]刮板1的厚度為0. 3mm。如圖1所示，安裝板包括頂板3、側(cè)板2、端板5和隔板，所述側(cè)板2分別安裝在頂 板3的兩個側(cè)邊，所述隔板和端板5依次連接在頂板3的端部下方，以固定頂板3。刮板1和壓板4分別固定于頂板3兩側(cè)的側(cè)板2上。頂板3連接有電機；所述刮板1和壓板4分別通過螺絲6、7與所述側(cè)板2連接，如 圖2所示。本實施例的作用原理電機帶動安裝板的頂板3運動，并帶動側(cè)板2與端板5向前 運行，如圖4所示，刮板1與壓板4推動粉末11到成型表面，當(dāng)壓板4前的粉末11量過多 時，容易使得粉末11堆積過多，太緊實，阻礙壓板4前行；在壓板4前裝配刮板1，刮板1的 作用是將粉末11首先均勻“推”到掃描成型面上，因為刮板1沒有對粉末11施加壓力，只 是較平整的將粉末11均勻“推”到整個成型件表面，所以鋪展的粉末11還比較松散；壓板 4跟隨在刮板1后部對成型面上的粉末11進行壓實，壓板4的高度要低于刮板1的高度，它 們的高度差決定了鋪粉裝置對粉末11的壓實程度。如果高度差太小，使得刮板1鋪粉層厚 小，后期達不到壓實效果；而如果高度差太大，則每次粉末11需要很大的添加量，壓板4壓 過粉末11容易出現(xiàn)太緊實而造成電機過載現(xiàn)象，因此高度差需要較高的精度，而本實施例 的高度差為0. 08mm，可有效地避免上述問題。本裝置安裝時，為了保證刮板1與壓板4的高 度差精度，可以使用厚度為0. 1mm的塞尺置于刮板1下端。實施例2本實施例除下述特征外同實施例1 高度差為0. 15mm。所述刮板的最低點距離粉 末平面的高度為0. 2mm，所述壓板的最低點距離粉末平面的高度為0. 05mm。所述壓板的下沿兩邊設(shè)有倒圓角。壓板的厚度為5mm ；所述兩邊的倒圓角半徑分別為2mm、2. 5mm ；或壓板的厚度為 8mm ；所述兩邊的倒圓角半徑分別為3mm、3. 5mm。所述刮板和壓板的材質(zhì)均為H13工具鋼。所述刮板的厚度為2mm。所述刮板和壓板均固定于頂板同一側(cè)的側(cè)板上。實施例3本實施例除下述特征外同實施例2 所述壓板的下沿設(shè)有倒圓角。壓板的厚度為8mm ；所述倒圓角半徑為5mm。實施例3本實施例除下述特征外同實施例2 如圖5所示，所述壓板的下沿兩邊設(shè)有倒圓角 12、13。壓板的厚度為8mm ；所述倒圓角12、13的半徑分別為4mm、5mm。實施例4本實施例除下述特征外同實施例1 高度差為0. 05mm ；所述刮板的最低點距離粉 末平面的高度為0. 15mm，所述壓板的最低點距離粉末平面的高度為0. 1mm。所述壓板的下沿設(shè)有自由曲面，自由曲面的曲率為1mm 3mm。壓板的厚度為7mm。所述刮板和壓板的材質(zhì)均為鎢鋼。
6[0062]所述刮板的厚度為1讓。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述 實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，其特征在于包括刮板、壓板和安裝板，所述刮板和壓板依次安裝在安裝板的同一側(cè)邊，或分別安裝在安裝板的兩個側(cè)邊；所述壓板的最低點與刮板的最低點之間設(shè)有一定的高度差，且所述壓板的最低點低于刮板的最低點；所述安裝板外接驅(qū)動機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，其特征在于所述高度 差的范圍為0. 05mm 0. 15mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，其特征在于所述刮板 的最低點距離粉末平面的高度為0. 1mm 0. 2mm，所述壓板的最低點距離粉末平面的高度 為 0. 02mm 0. lmm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，其特征在于所述壓板 的下沿設(shè)有倒圓角或自由曲面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，其特征在于所述壓板 的厚度為5mm 8mm ；所述倒圓角的半徑范圍為2mm 5mm ；所述自由曲面的曲率為1mm 3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，其特征在于所述刮板 和壓板的材質(zhì)均為馬氏體不銹鋼、H13工具鋼或鎢鋼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，其特征在于所述刮板 的厚度為0. 3mm 2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，其特征在于所述安裝 板包括頂板、側(cè)板、端板和隔板，所述側(cè)板分別安裝在頂板的兩個側(cè)邊，所述隔板和端板依 次連接在頂板的端部下方，以固定頂板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，其特征在于所述刮板 和壓板分別固定于頂板兩側(cè)的側(cè)板上，或所述刮板和壓板均固定于頂板同一側(cè)的側(cè)板上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，其特征在于所述頂板 連接有電機；所述刮板和壓板通過螺絲與所述側(cè)板連接。
專利摘要本實用新型提供了一種易于壓緊預(yù)置金屬粉末的鋪粉裝置，包括刮板、壓板和安裝板，所述刮板和壓板依次安裝在安裝板的同一側(cè)邊，或分別安裝在安裝板的兩個側(cè)邊；所述刮板的最低點與壓板的最低點之間設(shè)有一定的高度差，高度差的范圍為0.05mm～0.15mm，所述壓板的最低點低于刮板的最低點；所述刮板的最低點距離粉末平面的高度為0.1mm～0.2mm，所述壓板的最低點距離粉末平面的高度為0.02mm～0.1mm。本實用新型可用于選區(qū)激光燒結(jié)和選區(qū)激光熔化等快速成型的預(yù)置金屬粉末鋪粉，不僅可以使得鋪粉平整，又能保證鋪粉緊實，具有鋪粉效果好、使用壽命長、使用方便等優(yōu)點。
文檔編號B05C19/00GK201581131SQ200920296149
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者劉建業(yè), 楊永強, 王紅衛(wèi), 王迪, 蘇旭彬 申請人:華南理工大學(xué)