一种送粉式激光3D打印载气式送粉器的制作方法

本发明属于送粉式激光3d打印技术领域，具体来说是一种送粉式激光3d打印载气式送粉器。

技术背景

3d打印技术，又称增材制造(additivemanufacturing，am)技术，是一项涉及物理、化学、材料科学与工程、计算机科学与技术、控制科学与工程、机械工程、生物医学与工程等多学科交叉领域的前沿性先进制造技术。送粉式激光3d打印技术是在由快速原型制造技术和同步送料激光熔覆技术结合而发展起来的一项新的先进制造技术，它利用高能激光束局部熔化金属表面形成熔池，同时将金属原材料同步送入熔池而形成与基体金属冶金结合且稀释率很低的新金属层，加工过程中采用数控系统控制工作台根据cad模型给定的路径往复扫描，便可在沉积基板上逐线、逐层熔覆堆积出任意形状的功能性三维金属实体零件或仅需少量精加工的近形件。

3d打印技术具有非常广泛的应用前景，被欧美发达国家誉为第三次工业革命的载体之一，将带动工业生产、新材料、精益制造等多个领域颠覆性的改变。如何提高送粉效率、精度及稳定性是当前送粉式激光3d打印技术面临的瓶颈性难题。当前常用送粉器主要有以下几种形式：螺杆式、刮板式、鼓轮式和流化式。其中刮板式送粉原理简单，结构稳定，应用范围比较广泛。但目前刮板式送粉器要求粉末具有良好的球形和流动性，且对于超细粉末(325目以上)的粉末输送难度较大。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种送粉式激光3d打印载气式送粉器。该送粉器解决当前激光3d打印送粉器粉末输送效率低、无法输送低流动性和超细粉末的难题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种送粉式激光3d打印载气式送粉器，包括搅拌电机、送粉桶、搅拌器、粉盘、吸粉装置、粉盘密闭腔及旋转电机，其中粉盘可转动地设置于粉盘密闭腔内、并与位于粉盘密闭腔下方的旋转电机的输出轴连接，所述粉盘上设有环形凹槽，所述粉盘密闭腔上设有均与所述环形凹槽相对应的吸粉口和落粉口，所述吸粉装置和送粉桶分别设置于所述吸粉口和落粉口上，所述搅拌器设置于送粉桶内、并且与设置于送粉桶外部的搅拌电机的输出轴连接。

所述送粉桶为密闭腔体，所述密闭腔体的下端为便于粉末顺利下落的锥形结构，该锥形结构的底部设有出粉口。

所述送粉桶进一步与储粉桶连接，所述储粉桶与抽真空装置的连接、并且连接处设有防止所述储粉桶内的粉末被抽走的过滤装置。

所述送粉桶的下端通过落粉块与所述粉盘密闭腔上的送粉口连接，所述吸粉装置通过吸粉块与所述粉盘密闭腔上的吸粉口连接。

所述落粉块和吸粉块结构相同，均为上部设有与所述吸粉装置或送粉桶配合连接的凹孔，下部设有与所述粉盘上的环形凹槽配合接触的凸出台。

所述送粉桶与底部的锥形结构为可拆卸连接。

所述粉盘密闭腔上的吸粉口和落粉口对称设置。

所述送粉桶和粉盘密闭腔上均设有气压平衡口，两个气压平衡口通过通气管连接。

所述吸粉装置为吸粉嘴，所述搅拌器为多节杆结构。

所述送粉桶采用有机玻璃制成。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明提出一种送粉式激光3d打印载气式送粉器，具有稳定输送效率，可适用于低流动性和超细粉末输送。整套装置具有低送粉率、高送粉精度和稳定性；可进行单一金属粉末或者多种粉末的混合输送；可以进行较远距离的输送；粉末补给过程不间断成形加工等优势。

2.本发明中的搅拌器通过外接搅拌电机，使用多节杆搅拌结构，打散粉末团聚情况，使得低流动性粉末可以顺利输送，提高粉末的输送效率。

3.本发明中送粉桶的底部采用锥形设计，便于粉末顺利下落。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明落粉块的结构示意图；

图3为图2中a-a剖视图。

其中，1为搅拌电机，2为送粉桶，3为搅拌器，4为粉盘，5为落粉块，51为凸出台，52为中空空间，53为凹孔，6为吸粉块，7为气压平衡口，8为吸粉装置，9为粉盘密闭腔，10为旋转电机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

图1为本发明的结构示意图。如图1所示，本发明提供的一种送粉式激光3d打印载气式送粉器，包括搅拌电机1、送粉桶2、搅拌器3、粉盘4、吸粉装置8、粉盘密闭腔9及旋转电机10，其中粉盘4可转动地设置于粉盘密闭腔9内，粉盘4通过联轴器与位于粉盘密闭腔9下方的旋转电机10的输出轴连接。所述粉盘4上设有环形凹槽，所述粉盘密闭腔9上设有均与所述环形凹槽相对应的吸粉口和落粉口，所述吸粉装置8和送粉桶2分别设置于所述吸粉口和落粉口上，所述搅拌器3设置于送粉桶2内、并且与设置于送粉桶2外部的搅拌电机1的输出轴连接。

所述送粉桶2为密闭腔体，所述密闭腔体的下端为便于粉末顺利下落的锥形结构，该锥形结构的底部设有出粉口。所述送粉桶2与底部的锥形结构为可拆卸连接。

所述送粉桶2进一步与储粉桶连接，所述储粉桶与抽真空装置的连接、并且连接处设有防止所述储粉桶内的粉末被抽走的过滤装置，该过滤装置采用常规滤网结构。所述送粉桶2采用全密封设计，与储粉桶之间设置粉末传递通道，便于无氧条件下随时向送粉桶2内添加粉材。所述储粉桶通过先抽真空再补充氩气的方式，保持储粉桶内无氧环境，并通过粉末传递通道实现向送粉桶2在线添加粉末。通过设置储粉桶，可实现加工过程粉末自动补给。

所述储粉桶采用密封圈密封，粉末加入储粉桶后利用真空泵将加粉时带入的空气抽出，为防止粉末被抽走，在储粉桶与真空泵的连接处配备专用过滤装置。为平衡储粉桶与送粉桶2的气压，以便粉末顺利流下，待储粉桶空气排净，充入氩气。本实施例中，储粉桶桶径100mm，桶高300mm。

为便于观察送粉桶2内粉末量，送粉桶2采用有机玻璃制成。本实施例中，送粉桶2的桶径100mm，桶高300mm。

所述送粉桶2的下端通过落粉块5与所述粉盘密闭腔9上的送粉口连接，所述吸粉装置8通过吸粉块6与所述粉盘密闭腔9上的吸粉口连接。

如图2、图3所示，所述落粉块5的上部设有与所述吸粉装置8或送粉桶2配合连接的凹孔53，下部设有与所述粉盘4上的环形凹槽配合接触的凸出台51，所述落粉块5的中间部分设有中空空间52。

为了避免落粉块5和吸粉块6对粉盘4的压覆力所造成的粉盘4转动偏心，所述粉盘密闭腔9上的吸粉口和落粉口对称设置，使落粉块5和吸粉块6在粉盘4上对称分布，使得粉盘4受力均匀，提高转动的稳定性和平稳性。

所述送粉桶2和粉盘密闭腔9上均设有气压平衡口7，两个气压平衡口7通过通气管连接，该通气管为平衡送粉桶2内与粉盘密闭腔的压强，以便于粉末的连续稳定落下。同时，气压平衡通气管也起到了防止送粉桶2与粉盘密闭腔产生负压差而降低粉末的流动或阻止粉末落粉的作用。

所述吸粉装置8为吸粉嘴，吸粉嘴的作用是将粉末稳定吸出，通过与吸粉块6的有效配合，将粉盘4的环形凹槽内的粉末顺利吸出。

所述搅拌器3为多节杆结构，所述搅拌器3用来防止粉末出现团聚现象，保证送粉的稳定性和精度。超细粉末和低流动性粉末易出现团聚和搭桥现象，很难保证粉末均匀连续的落入环形槽内，所以常用的送粉器往往无法输送这类粉末，本发明通过设计搅拌器解决了这一难题，该搅拌器通过外接搅拌电机，使用多节杆搅拌结构，打散粉末团聚情况，使得那些低流动性粉末可以顺利输送，提高粉末的输送效率。

所述粉盘4是粉末传递装置，粉盘4上的环形凹槽的深度是送粉量的重要决定因素之一，粉末由送粉桶2在自身重力作用下落入环形凹槽中，粉末由送粉桶2落入环形凹槽中，在旋转电机10(精密直流电机)带动下粉盘4将落下的粉末由落粉口传递到出粉口。粉盘4选用45#钢材料，表面需进行抗氧化处理。

所述落粉块5上部的凹孔53与送粉桶2底部的出粉口配合连接，下部凸出台51与粉盘4的环形凹槽配合接触。凸出台51的内、外圆弧分别与粉盘4的环形凹槽内、外圆配合接触，起到导向作用。内外圆弧之间中空，粉末由落粉口通过落粉块5落入环形凹槽内的限定体积空间。吸粉块6的结构与落粉块5的结构相似。

本发明具有低送粉率、高送粉精度和稳定性；可进行单一金属粉末或者多种粉末的混合输送；可以进行较远距离的输送；粉末补给过程不间断成形加工等优势。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。