碾轧复合选区激光熔化的增材制造工艺及设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112191846A(43)申请公布日2021.01.08(21)申请号202010994394.2B33Y40/20(2020.01)(22)申请日2020.09.21(71)申请人昆明理工大学地址650000云南省昆明市一二一大街文昌路68号(72)发明人陆鑫李萌蘖(74)专利代理机构昆明润勤同创知识产权代理事务所(特殊普通合伙)53205代理人李孝明(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B22F3/24(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y30/00(2015.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称碾轧复合选区激光熔化的增材制造工艺及设备(57)摘要本发明提供了一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造工艺，基于传统的选区激光熔化工艺，在每层沉积结束后，增加碾轧工艺，能够有效降低成形件内部孔隙率和微裂纹，细化组织，改变残余应力状态。本申请还提供一种实现上述碾轧复合选区激光熔化增材制造工艺的设备，包括机架、成形缸、成形平台、铺粉装置和碾轧装置；碾轧装置包括支撑架、轧辊、第一燕尾滑块、第一燕尾导轨、电机、减速器和齿轮；支撑架的开口铰接有轧辊；轧辊与成形缸的上表面接触；支撑架的上端面与第一燕尾滑块固定连接；第一燕尾导轨的侧壁加工有齿形；减速器的输出轴与齿轮固定连接；齿轮与第一燕尾导轨的齿形啮合。CN112191846ACN112191846A权利要求书1/2页1.一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1、将所需加工零件的三维模型导入工艺规划与切片软件，然后进行模型修复、添加支撑等模型前处理；然后设定工艺参数，包括铺粉参数、碾轧参数、激光参数和环境参数；所述碾轧参数包括碾轧速度、碾轧压下量和碾轧次数；最后进行切片处理，得到加工文件；S2、成形平台移动至平台Z轴原点；将加工文件导入增材制造设备的工控机，由工控机中的控制软件读取加工文件，然后控制送粉装置、铺粉装置、激光系统、碾轧装置及成形平台协同运动。2.根据权利要求1所述的一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造工艺，其特征在于：所述协同运动的工作步骤如下：①成形平台下降一个粉层厚度；②送粉装置输送一定量的粉末至铺粉装置的粉仓中；③铺粉装置水平运动，实现均匀铺粉；④激光系统工作，打开激光束，按照加工文件中的扫描路径熔化粉层，形成沉积层；⑤单层路径扫描结束后，激光束自动关闭；⑥成形平台上升一个碾轧压下量；碾轧装置按照预设的碾轧速度和碾轧压下量进行水平运动，对沉积层进行碾轧；⑦重复步骤⑥至预设的碾轧次数；经过步骤①-⑦，完成零件单层的成形，而后不断重复①-⑦，实现逐层成形，直至完成整个零件的增材制造。3.一种实现权利要求1或2所述的碾轧复合选区激光熔化的增材制造工艺的碾轧复合选区激光熔化的增材制造设备，包括机架(1)、成形缸(12)、成形平台(13)和铺粉装置(14)，所述成形平台(13)可在所述成形缸(12)内上下滑动，其特征在于：还包括碾轧装置；所述碾轧装置包括支撑架(4)、轧辊(5)、第一燕尾滑块(6)、第一燕尾导轨(7)、电机(9)、减速器(10)和齿轮(11)；所述支撑架(4)的截面呈倒“U”状；所述支撑架(4)的开口铰接有轧辊(5)；所述轧辊(5)与所述成形缸(12)的上表面接触；所述支撑架(4)的上端面与所述第一燕尾滑块(6)固定连接；所述第一燕尾滑块(6)与所述第一燕尾导轨(7)滑动配合；所述第一燕尾导轨(7)与所述机架(1)固定连接；所述第一燕尾导轨(7)的侧壁加工有齿形；所述第一燕尾滑块(6)的侧壁与“L”形支架(8)固定连接；所述电机(9)和所述减速器(10)均与所述“L”形支架(17)的上端面固定连接；所述电机(9)的输出轴与所述减速器(10)的输入轴固定连接；所述减速器(10)的输出轴与所述齿轮(11)固定连接；所述齿轮(11)与所述第一燕尾导轨(7)的齿形啮合。4.根据权利要求3所述的一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造设备，其特征在于：所述碾轧装置还包括第二燕尾滑块(2)和第二燕尾导轨(3)；所述第二燕尾滑块(2)与所述支撑架(4)的上端面固定连接；所述第二燕尾滑块(2)和所述第二燕尾导轨(3)滑动配合；所述第二燕尾导轨(3)与所述机架(1)固定连接；所述第二燕尾导轨(3)与所述第一燕尾导轨(7)平行设置。5.根据权利要求3或4所述的一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造设备，其特征在于：所述第一燕尾导轨(7)的轴向与所述铺粉装置(14)的运动方向平行。6.根据权利要求3或4所述的一种碾轧复合选区激光熔化的增材制造设备，其特征在2CN112191846A权利要求书2/2页于：所述第一燕尾导轨(7)的轴向与所述