一种不锈钢薄片交错式铺粉装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种不锈钢薄片交错式铺粉装置，包括铺粉臂、A支撑板、B支撑板、A夹板、B夹板和铺粉刷，A支撑板与铺粉臂相连；铺粉刷共有三片，分别安装在A夹板与A支撑板之间、A支撑板与B支撑板之间、B支撑板与B夹板之间；A支撑板与B支撑板通过固定螺钉固定在一起；A支撑板、B支撑板、A夹板、B夹板和铺粉刷由定位螺钉固定在一起；A夹板及B夹板，分别安装在A支撑板和B支撑板的两侧；A支撑板、B支撑板、A夹板、B夹板的端部在同一水平线上；铺粉刷的端部伸出该水平线。本装置解决成型过程的碰辊现象,提高成型过程的稳定性，避免了铺粉过程因铺粉齿痕造成成型表面形成波纹状起伏，同时提高成型零件的致密度。
【专利说明】一种不锈钢薄片交错式铺粉装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及激光选区熔化成型系统中零件成型制造领域，尤其涉及一种不锈 钢薄片交错式铺粉装置。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，用于金属零件快速成型的方法多种多样，其中激光选区熔 化是在激光选区烧结的基础上发展起来的，目前被广泛应用的快速成型方法。这些工艺按 照粉末的添加方式可以分为：预置粉末（layerbed)方式和实时送粉（powderfeed)方式两 种。
[0003] 激光选区熔化按照预置粉末方式添加粉末的成型过程如下：铺粉装置在成型缸上 铺上一层金属粉末，激光束在计算机控制下，根据成型件截面形状信息，对粉末进行选择性 扫描，使扫描区域内的粉末粘结或熔化，得到成型件的单层形状；接着成型缸下降一个层厚 的距离，铺粉装置重新铺粉，继续进行下一层的成型；如此逐层叠加，最终获得特定几何形 状的金属零件。
[0004] 激光选区熔化快速成型金属零件的关键指标主要包括致密度、尺寸精度与表面粗 糙度等，而致密度与表面粗糙度的提高与铺粉的质量（表面平整度、紧实度）密切相关。铺 粉平整均匀，则粉末对激光的吸收平稳，激光熔化粉末后容易获得平整的成型表面；铺粉平 面凹凸不平，则导致粉末对激光的吸收不稳定，因离焦量的变化导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，粉末熔化效果有差异，导致成型面也凹凸不平，最 终使得成型件的致密度、表面质量等下降严重。再者，在激光选区熔化过程中，成型表面质 量具有"累加效应"。如铺粉不平，则激光熔化粉末平面呈现凸起或者凹陷，导致下一次铺粉 同样不平，如此循环，则会使成型件表面粗糙度越来越差；而当铺粉均匀平整，激光在整个 粉末表面照射均匀，则获得平整的熔化表面，则使得下一层铺粉平整容易实现，则会使成型 件表面光洁度较好，激光熔化粉末后的成型面平整而光滑，激光辐照金属粉末的熔化凝固 行为稳定。
[0005] 所以，铺粉的好坏决定了激光选区熔化快速成型零件质量的优劣，为了获得理想 的成型效果，必须获得平整，均匀且紧实的铺粉效果。
[0006] 而目前，应用于激光选区熔化或激光选区烧结技术的铺粉方式主要包括使用刚性 旋转辊、刮板结构和柔性铺粉装置。
[0007] 刚性旋转辊子的制作材料为高硬度不锈钢，一般为420型号，对其表面的光滑度 与同轴度要求非常高。实用新型专利（ZL201020670962. 5)《一种选择性激光烧结双辊铺粉 装置》采用的刚性旋转辊虽然能较好的压实金属粉末，但是铺粉过程中经常出现撞辊，同轴 度偏差会导致表面波浪形纹等铺粉缺陷。所以刚性旋转辊子主要应用于选择性激光烧结技 术，如石蜡材料等烧结成型，并不能满足金属粉末成型的要求。
[0008]目前，铺粉装置也有使用刮板结构的，虽然能保证铺粉平整，但是板对粉末的压实 作用非常小，在激光辐照后，收缩比较大，容易造成成型件内部残余应力较大，发生变形或 者翘曲。并且在铺粉过程中，刮板容易和零件发生碰撞，使零件破损，最终导致成型失败。
[0009]目前也有采用柔性铺粉装置，其主要采用金属薄片，这种金属薄板柔性铺粉装置 能够较好的保证铺粉过程的平整度和紧实度。但是多数在铺粉过程中容易出现齿痕，造成 成型表面成波纹状起伏，影响铺粉质量。
[0010] 因此，在快速成型的加工中，需要有一种既能使得铺粉平整均匀，铺粉装置不会与 零件发生刚性碰撞，又能保证铺粉紧实，不会导致成型面波纹状起伏现象的金属粉末柔性 铺粉装置。
【发明内容】
[0011] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种不锈钢薄片交 错式铺粉装置，其且既能使得铺粉平整均匀，铺粉装置不会与零件发生刚性碰撞，又能保证 铺粉紧实，不会产生铺粉齿痕现象。
[0012] 本实用新型通过下述技术方案实现：
[0013] 一种不锈钢薄片交错式铺粉装置，包括铺粉臂1、A支撑板2、B支撑板3、A夹板5、 B夹板6和铺粉刷4,所述A支撑板2与铺粉臂1相连；
[0014] 所述铺粉刷4共有三片，分别安装在A夹板5与A支撑板2之间、A支撑板2与B 支撑板3之间、B支撑板3与B夹板6之间；
[0015] 所述A支撑板2与B支撑板3通过固定螺钉7固定在一起；
[0016] 所述A支撑板2、B支撑板3、A夹板5、B夹板6和铺粉刷4由定位螺钉8固定在 一起；
[0017] 所述A夹板5及B夹板6,分别安装在A支撑板2和B支撑板3的两侧；
[0018] 所述A支撑板2、B支撑板3、A夹板5、B夹板6的端部在同一水平线上；所述铺粉 刷4的端部伸出该水平线。
[0019] 所述铺粉刷4为具有弹性的片状结构。所述铺粉刷4下部有多个相互间隔的齿条 12〇
[0020] 每一片铺粉刷4的齿条均与其相邻的另一片铺粉刷4的齿条相互交错。
[0021] 所述铺粉刷4的上部有用于固定铺粉刷4位置的安装孔13 ;
[0022] 所述A夹板5的端部具有一个斜角9。
[0023] 本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
[0024] 本实用新型采用三片不锈钢铺粉刷交错式布局策略，避免了铺粉装置铺粉时产生 铺粉齿痕，同时提高成型件的致密度、铺粉紧实，不会导致成型面出现波纹状起伏的现象。
[0025] 本实用新型采用柔性绕过技术，可以方便的维持成型过程稳定，解决刚性铺粉过 程中的碰辊问题。
[0026] 本实用新型铺粉刷的上下位置可以通过紧固螺钉来进行微调，解决了铺粉刷的水 平度无法调节的问题。
[0027] 本实用新型采用不锈钢材料作为铺粉刷，此不锈钢铺粉刷不仅有一定的硬度，保 证能够推动粉末，使铺粉平面均匀、厚实；而且有一定的柔性，避免铺粉刷跟零件发生刚性 碰撞，防止使零件被碰坏。
[0028] 本实用新型铺粉刷采用定位螺钉（兼顾调节铺粉刷平行的功能）固定在夹板和支 撑板之间，这样的结构可以使柔性铺粉刷位置稳定，使铺粉刷在铺粉过程中不会发生较大 的变形，也使铺粉刷位置稳定不会滑落，拆卸、维护方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0029] 图1为本实用新型总体结构示意图。
[0030] 图2是图1所示的铺粉刷结构示意图。
[0031] 图3是铺粉刷布局策略示意图。
[0032] 图4是图2所示铺粉刷齿条工作示意图。
[0033] 图5是激光选区熔化加工过程铺粉示意图。
[0034] 图6是柔性铺粉原理图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
[0036] 实施例
[0037] 如图所示1、2所示。本实用新型不锈钢薄片交错式铺粉装置，包括铺粉臂1、A支 撑板2、B支撑板3、A夹板5、B夹板6和铺粉刷4,所述A支撑板2与铺粉臂1相连；
[0038] 所述铺粉刷4共有三片，分别安装在A夹板5与A支撑板2之间、A支撑板2与B 支撑板3之间、B支撑板3与B夹板6之间；
[0039] 所述A支撑板2与B支撑板3通过固定螺钉7固定在一起；
[0040]所述A支撑板2、B支撑板3、A夹板5、B夹板6和铺粉刷4由定位螺钉8固定在 一起；
[0041] 所述A夹板5及B夹板6，分别安装在A支撑板2和B支撑板3的两侧；
[0042] 所述A支撑板2、B支撑板3、A夹板5、B夹板6的端部在同一水平线上；所述铺粉 刷4的端部伸出该水平线（且高度差为2. 0 - 3. 0mm)。
[0043] 所述铺粉刷4为具有弹性的片状结构。所述铺粉刷4的整体高度为60. 0mm。所 述铺粉刷4下部有多个相互间隔的齿条12 (齿条的宽度为2.Omm-3. 0mm，齿条12间距为 0. 03mm-〇. 05mm，齿条 12 高为 10mm-20. 0mm)。
[0044] 每一片铺粉刷4的齿条均与其相邻的另一片铺粉刷4的齿条相互交错。
[0045] 所述铺粉刷4的上部有用于固定铺粉刷4位置的安装孔13;
[0046] 所述A夹板5的端部具有一个斜角9(该斜角9便于铺粉的顺利进行）。
[0047] 图3为铺粉刷4的布局策略图，从图中可以看出铺粉刷4的间距16应根据凸起的 大小选取，应稍大于凸起沿铺粉方向的宽度，但也不宜太宽，以免柔性铺粉机构过于臃 肿。铺粉刷4采用三片不锈钢片交错式布局策略，当第一片铺粉后会出现齿痕，第二片与第 一片交错排列，这样可以将齿痕去除，第三片则保证齿痕全部去除。
[0048] 如图4、6所示，所述每片铺粉刷的厚度17为0. 05mm-0. 15mm;未受影响区18表示 为铺粉刷4正常工作状态，此时铺粉平面为平整状态；受影响区19表示为铺粉刷工作过程 中遇到翘曲25,此时铺粉刷齿条发生弹性变形24,当铺粉刷经过翘曲25后，铺粉刷齿条恢 复到未受影响区18的正常状态。
[0049] 如图5所示，金属粉末21预置于粉缸20内，铺粉刷4将金属粉末21从粉缸20处 刮到成型缸23处，铺于待成型金属零件22上，然后铺粉刷4回到粉缸20处，完成一次铺粉。
[0050] 如图6所示，铺粉刷4将金属粉末21平铺到已成型表面26上。铺粉刷4碰到翘 曲25,局部发生弹性变形24后顺利越过翘曲25,恢复到未受影响区18 (见图4)状态，避免 了刚性碰撞。
[0051] 所述铺粉臂1、A夹板、B夹板、A支撑板和B支撑板的材质可采用马氏体不锈钢， 所述铺粉刷4的材质可采用316L不锈钢。
[0052] 本实施例的作用原理为：电机带动铺粉臂1运动，铺粉刷4推动粉末到成型表面。 当铺粉刷4前的粉末量过多时，由于铺粉刷的柔韧性，铺粉刷可以轻微变形，在不明显影响 粉末平整度的情况下顺利完成铺粉过程；当零件成型过程中出现微弱翘曲时，铺粉刷4在 经过翘曲点时会局部微弹性变形，从而铺粉刷4可以顺利铺粉而又不对翘曲部分造成刚性 破坏；铺粉刷4弹性小，避免了碰辊现象；
[0053] 本实用新型采用交错式布局策略，即采用三片不锈钢铺粉刷交错安装；平整铺粉 过程中，第一片铺粉刷铺粉过程中会产生齿痕，如不去除会造成成型零件表面波纹状起伏， 影响产品质量；第二片铺粉刷的作用是用来去除齿痕；第三片铺粉刷的作用是用来保证齿 痕完全去除，同时也起到压实金属粉末的作用，提高成形零件的致密度。
[0054] 如上所述，便可较好地实现本实用新型。
[0055] 本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的 精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在 本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种不锈钢薄片交错式铺粉装置，包括铺粉臂、A支撑板、B支撑板、A夹板、B夹板和 铺粉刷，其特征在于： 所述A支撑板与铺粉臂相连； 所述铺粉刷共有三片，分别安装在A夹板与A支撑板之间、A支撑板与B支撑板之间、B支撑板与B夹板之间； 所述A支撑板与B支撑板通过固定螺钉固定在一起； 所述A支撑板、B支撑板、A夹板、B夹板和铺粉刷由定位螺钉固定在一起； 所述A夹板及B夹板，分别安装在A支撑板和B支撑板的两侧； 所述A支撑板、B支撑板、A夹板、B夹板的端部在同一水平线上；所述铺粉刷的端部伸 出该水平线。
2. 根据权利要求1所述的不锈钢薄片交错式铺粉装置，其特征在于：所述铺粉刷为具 有弹性的片状结构；所述铺粉刷下部有多个相互间隔的齿条。
3. 根据权利要求1或2所述的不锈钢薄片交错式铺粉装置，其特征在于：每一片铺粉 刷的齿条均与其相邻的另一片铺粉刷的齿条相互交错。
4. 根据权利要求3所述的不锈钢薄片交错式铺粉装置，其特征在于：所述铺粉刷的上 部有用于固定铺粉刷位置的安装孔。
5. 根据权利要求3所述的不锈钢薄片交错式铺粉装置，其特征在于：所述A夹板的端 部具有一个斜角。
【文档编号】B22F3/105GK203863019SQ201420272282
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】杨永强, 王迪, 白玉超, 刘睿诚, 宋长辉 申请人:华南理工大学