下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置

摘要

本发明公开了一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置，包括添粉仓、加强梁、分区挡板、斜挡板和隔板；多块分区挡板将添粉仓和两组加强梁围合成的区域划分为多个分隔区域，分区挡板与槽口对应的水平面上形成有断口；斜挡板将分隔区域分隔为两个或两个以上的截面为三角形的梯度区域；斜挡板与槽口对应的水平面上形成有断口；隔板由插口插入添粉仓内部，且穿过分区挡板和斜挡板的断口，能够将添粉仓分为上下两层空间。本发明采用微分的数学手段将每一梯度区域进行不同组元间的搭配，通过刮刀实现粉末铺放过程，各组元实现更加均匀的混合，使梯度更加连续。

说明书

技术领域

本发明涉及连续梯度材料粉末技术，更具体的说是涉及一种基于下供粉选区激光熔化设备制备多组元连续梯度材料粉末铺设装置。

背景技术

“材料基因组计划”是美国经过信息技术革命后，充分认识到材料革新对技术进步和产业发展的重要作用，以及在复兴制造业的战略背景下提出来的。“高通量材料制备”有效加快了新材料的探索研究，进一步实现新材料的研发周期的缩短、研发成本的降低。同时，针对零件的两端采用成分不同的材料，在两种成分材料之间采用梯度区间逐渐过渡，而不是传统的AB两种材料直接界面结合，相应的材料的性能在梯度区间也是逐渐过渡，避免由于界面结合问题导致的零件失效。“高通量材料制备”的制备方法有多种，主要有气相沉积、粉末冶金、离心铸造和选区激光熔化增材制造技术。选区激光熔化增材制造技术本身就是一种极为灵活的生产制备手段，采用高能量激光制备出具有复杂形状的构件，其成型精度高，力学性能好，逐渐成为“高通量材料制备”的重要方法。

在现有技术中，专利号为CN105386037B的发明专利提出了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，采用选区激光熔化成形设备将粉末A放置于送粉床里，将粉末B放置于送粉斗中，先成形粉末A，再成形粉末B实现试样制备，但是其A/B两种材料之间存在明显界面；专利号为CN108393491B的发明专利提出了一种选区激光熔化制备功能梯度材料的装置，采用双下置式送粉缸输送不同粉体的供粉方式实现试样制备，但并不是严格意义上的连续梯度；专利号为CN111906305A的发明专利申请提出了一种选区激光熔化连续梯度材料粉末铺设装置及方法，采用单组元粉末供粉缸独立升降且双组元粉末供粉缸整体旋转的设计，通过独立升降和整体旋转的协同运动，实现了双组元连续质量梯度材料粉末的铺设，但是其供粉结构复杂，且无法轻松实现更多组元间的梯度供粉。

因此，如何简化多组元连续梯度的技术门槛与降低制备成本，快速有效地实现新材料开发迭代周期，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置，包括：

添粉仓；所述添粉仓为上下开口的筒状结构；所述添粉仓一组对应的侧壁上部具有水平开设且对应的槽口；

加强梁；所述加强梁的数量至少为4根，且分为两组对应固定在所述添粉仓内侧壁的上部和下部；所述加强梁与所述槽口垂直；

分区挡板；所述分区挡板的数量为多块；多块所述分区挡板竖向固定在两组所述加强梁之间，且等间距平行布置；多块所述分区挡板将所述添粉仓和两组所述加强梁围合成的区域划分为多个分隔区域，所述分区挡板与所述槽口对应的水平面上形成有断口；

斜挡板；所述斜挡板的数量为多块，且按照所述分隔区域的数量分为多组；每个所述分隔区域内至少有一块所述斜挡板；所述斜挡板倾斜固定在两组所述加强梁之间，将所述分隔区域分隔为两个或两个以上的截面为三角形的梯度区域；所述斜挡板与所述槽口对应的水平面上形成有断口；

隔板；所述隔板由所述插口插入所述添粉仓内部，且穿过所述分区挡板和所述斜挡板的断口，能够将所述添粉仓分为上下两层空间。

通过上述技术方案，本发明采用斜挡板直接将添粉仓分割成两个或两个以上的截面为三角形的梯度区域，区别现有技术中的单一斜挡板分割添粉方式，采用微分的数学手段将每一梯度区域进行不同组元间的搭配，通过刮刀实现粉末铺放过程，各组元实现更加均匀的混合，使梯度更加连续。

优选的，在上述一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置中，当所述分隔区域内有一块所述斜挡板时，所述斜挡板与所述分隔区域的对角线重合；当所述分隔区域内有两块所述斜挡板时，一块所述斜挡板与所述分隔区域的对角线重合，另一块所述斜挡板将分割出的三角形区域再次分割为两个三角形的所述梯度区域；当所述分隔区域内有三块所述斜挡板时，一块所述斜挡板与所述分隔区域的对角线重合，另两块所述斜挡板平行布置，且分别将分割出的三角形区域再次分割为两个三角形的所述梯度区域。根据不同数量的斜挡板的设置，能够实现多组元梯度供粉，其使用的拓展性更强。

优选的，在上述一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置中，所述隔板的一侧边沿具有条形的推拉凸条，所述隔板远离所述推拉凸条的一侧边沿形成有尖头倒角。推拉凸条和尖头倒角的结构设置便于隔板的插入和抽出。

优选的，在上述一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置中，所述槽口的宽度小于所述推拉凸条的宽度。能够实现隔板插入的限位。

优选的，在上述一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置中，所述添粉仓和两组所述加强梁围合成的区域为截面为矩形的立体区域；两组所述加强梁分别与所述添粉仓两侧内壁围合成两个位于所述立体区域两侧的长条区域。由于两侧都有粉末，整体撤出装置的时候粉末相互填充，但梯度区域不会窜动。

优选的，在上述一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置中，所述添粉仓的横截面为正方形，且四角倒圆角。便于各结构的布置。

优选的，在上述一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置中，所述添粉仓与所述槽口长度方向垂直的两个侧壁上具有在同一水平面的滑槽，所述滑槽能够与所述隔板边沿滑动连接。能够保证隔板的稳定插入。

优选的，在上述一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置中，所述隔板采用FDM增材制造方式制成，所述隔板为塑料或金属材质。制作方便可靠，取材简单。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置，具有以下有益效果:

1、本发明采用斜挡板直接将添粉仓分割成两个或两个以上的截面为三角形的梯度区域，区别现有技术中的单一斜挡板分割添粉方式，采用微分的数学手段将每一梯度区域进行不同组元间的搭配，通过刮刀实现粉末铺放过程，各组元实现更加均匀的混合，使梯度更加连续

2、本发明根据不同数量的斜挡板的设置，能够实现多组元梯度供粉，其使用的拓展性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置的结构示意图；

图2附图为本发明提供的下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置的俯视图；

图3附图为本发明提供的下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置的剖视图；

图4附图为本发明提供的隔板的结构示意图；

图5附图为图4中局部A的放大图；

图6附图为本发明提供的实施例1的添粉仓填料后的俯视图；

图7附图为本发明提供的实施例1的撤去添粉仓后的供粉料缸的俯视图；

图8附图为本发明提供的实施例1的经刮刀铺粉后的供粉料缸的俯视图；

图9附图为本发明提供的实施例2的添粉仓填料后的俯视图；

图10附图为本发明提供的实施例3的添粉仓填料后的俯视图。

其中：

1-添粉仓；

11-槽口；12-滑槽；

2-加强梁；

3-分区挡板；

31-分隔区域；

4-斜挡板；

41-梯度区域；

5-隔板；

51-推拉凸条；52-尖头倒角；

6-供粉料缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图1至附图5，本发明实施例公开了一种下供粉选区激光熔化设备制备连续梯度材料粉末铺粉装置，包括：

添粉仓1；添粉仓1为上下开口的筒状结构；添粉仓1一组对应的侧壁上部具有水平开设且对应的槽口11；

加强梁2；加强梁2的数量至少为4根，且分为两组对应固定在添粉仓1内侧壁的上部和下部；加强梁2与槽口11垂直；

分区挡板3；分区挡板3的数量为多块；多块分区挡板3竖向固定在两组加强梁2之间，且等间距平行布置；多块分区挡板3将添粉仓1和两组加强梁2围合成的区域划分为多个分隔区域31，分区挡板3与槽口11对应的水平面上形成有断口；

斜挡板4；斜挡板4的数量为多块，且按照分隔区域31的数量分为多组；每个分隔区域31内至少有一块斜挡板4；斜挡板4倾斜固定在两组加强梁2之间，将分隔区域31分隔为两个或两个以上的截面为三角形的梯度区域41；斜挡板4与槽口11对应的水平面上形成有断口；

隔板5；隔板5由插口11插入添粉仓1内部，且穿过分区挡板3和斜挡板4的断口，能够将添粉仓1分为上下两层空间。

为了进一步优化上述技术特征，隔板5的一侧边沿具有条形的推拉凸条51，隔板5远离推拉凸条51的一侧边沿形成有尖头倒角52。

为了进一步优化上述技术特征，槽口11的宽度小于推拉凸条51的宽度。

为了进一步优化上述技术特征，添粉仓1和两组加强梁2围合成的区域为截面为矩形的立体区域；两组加强梁2分别与添粉仓1两侧内壁围合成两个位于立体区域两侧的长条区域。

为了进一步优化上述技术特征，添粉仓1的横截面为正方形，且四角倒圆角。

为了进一步优化上述技术特征，添粉仓1与槽口11长度方向垂直的两个侧壁上具有在同一水平面的滑槽12，滑槽12能够与隔板5边沿滑动连接。

为了进一步优化上述技术特征，隔板5采用FDM增材制造方式制成。

为了进一步优化上述技术特征，隔板5为塑料或金属材质。

实施例1：

参见附图6至附图8，分隔区域31内有一块斜挡板4时，斜挡板4与分隔区域31的对角线重合。

实施例2：

参见附图9，分隔区域31内有两块斜挡板4时，一块斜挡板4与分隔区域31的对角线重合，另一块斜挡板4将分割出的三角形区域再次分割为两个三角形的梯度区域41。

实施例3：

参见附图10，分隔区域31内有三块斜挡板4时，一块斜挡板4与分隔区域31的对角线重合，另两块斜挡板4平行布置，且分别将分割出的三角形区域再次分割为两个三角形的梯度区域41。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。