一種葉片葉輪選擇性激光燒結升降臺的制作方法

本發明涉及五葉片葉輪選擇性激光燒結升降臺，具體是利用選擇性激光燒結技術制造五葉片葉輪的實驗裝置，通過該裝置實現對五葉片葉輪的加工生產，并保證其生產的各項機械性能優于傳統選擇性激光燒結生產出來的五葉片葉輪。

背景技術：

近幾年，面向金屬材料的直接增材制造工藝得到了快速推廣與發展，特別是激光近凈成形，憑借能夠成形空間任意形狀復雜度結構、適應于任意可熔覆金屬材料、成形材料利用率高、工藝簡單無需高溫后處理等優勢，得到了國內外航空制造業的高度關注和研究，更是成為了制造高性能合金渦輪葉片的理想手段。

由于新型合金渦輪葉片具有復雜流線外形輪廓并且內置大量復雜曲面流道結構，因此對加工制造以及成型精度要求極其苛刻，利用目前的增材制造技術，由于其分層成型的制造原理，難以避免會產生臺階效應，從而影響合金渦輪葉片制造精度的提高，以上缺陷嚴重阻礙了合金渦輪葉片增材制造產業的進一步發展。

技術實現要素：

本發明的目的在于為解決利用選擇性激光燒結設備制造五葉片葉輪時造成表面精度不足，需要再加工以及機械性能不足等問題。通過是用滾珠絲桿結構，升降臺在改變層高的同時進行旋轉，從而在不停機的前提下改變打印方向，降低由于分層加工帶來的各層臺階效應累計所導致的表面精度問題，降低由于激光能量分布不均勻帶來的表面翹曲問題，而且通過改變方向，提高葉片的機械性能。

為達到上述目的,本發明采用的技術方案是：

一種葉片葉輪選擇性激光燒結升降臺，包括固定于機架上的可升降的工作臺，所述工作臺的兩側分別設有供粉系統及回收系統，工作臺的上方安裝有激光器和掃描鏡，工作臺的上表明設有鋪粉滾筒，所述鋪粉滾筒由氣缸驅動，鋪粉滾筒可于供粉系統與回收系統之間來回滾動；工作臺的底部固連有滾珠絲桿，所述滾珠絲桿由機架底部的電機驅動。

作為上述技術方案的進一步改進：所述電機驅動滾珠絲桿每旋轉72°，所述工作臺上升一個層厚。本發明中，推動桿由密封圈、循環器、油孔、滾珠、螺母及絲桿等組成，用來推動工作臺上下運動的同時進行旋轉并且保證旋轉精度。

本發明的有益效果是，運用該選擇性激光燒結升降臺結構，利用滾珠絲桿結構，在上下運動的同時進行旋轉，在成型過程中，五葉片葉輪每層成型后，自動旋轉72°，然后打印下一層，該方法通過改變葉片每層的打印方向，降低了由于打印方向一樣所導致的臺階效應的累積，并且通過旋轉，改變每層葉片所受的激光能量，降低了由于激光能量分布不均勻所導致的翹曲效應。而且通過改變各層的打印方向，提高葉片總體的機械性能。因此，本發明裝置大大地提高了選擇性激光燒結葉片的表面精度以及機械性能。

附圖說明

圖1為本發明升降臺的結構示意圖。

圖2為本發明中整體選擇性激光燒結設備簡圖。

圖3為本發明的整體裝備示意圖。

圖中：1、機架；2、工作臺；3、供粉系統；4、回收系統；5、激光器；6、掃描鏡；7、鋪粉滾筒；8、氣缸；9、滾珠絲桿；10、電機；11、密封箱。

具體實施方案

如圖1至圖3所示，本實施例的葉片葉輪選擇性激光燒結升降臺，包括固定于機架1上的可升降的工作臺2，工作臺2的兩側分別設有供粉系統3及回收系統4，工作臺2的上方安裝有激光器5和掃描鏡6，工作臺2的上表明設有鋪粉滾筒7，鋪粉滾筒7由氣缸8驅動，鋪粉滾筒7可于供粉系統3與回收系統4之間來回滾動；工作臺2的底部固連有滾珠絲桿9，滾珠絲桿9由機架1底部的電機10驅動。本發明中，對五葉片葉輪加工時，電機10驅動滾珠絲桿9每旋轉72°，工作臺2上升一個層厚。激光器5發射的激光通過掃描鏡6折射改變激光方向直射至工作臺2，再通過預設路徑掃描由鋪粉滾筒7從粉末箱內帶來的金屬粉末按照預設形狀燒結，此時鋪粉滾筒7將剩余粉末帶至收集箱(回收系統4)內以便重復利用。隨后工作臺2降低一個層高，與此同時由于采用滾珠絲桿結構，在降低一個層高的同時工作臺2順時針旋轉72°，鋪粉滾筒回至原位重復該過程直至五扇面葉片制造完成。

針對上述葉片葉輪選擇性激光燒結實驗設備,為了便于驗證加工后葉片的表面質量以及機械性能確實得到了較好的改善，在進行葉片加工前，先對相同的工件，在相同工工況下采用普通選擇性激光燒結設備進行加工，得出加工后葉片的表面形貌和表面粗糙度以及機械性能，然后再與本發明的葉片葉輪選擇性激光燒結設備進行對比。

使用上述實施例的五葉片葉輪選擇性激光燒結實驗設備對葉片進行加工時，應根據加工要求，合理選擇好激光種類，設置層厚、掃描間距、掃描速度、環境溫度、掃描方式以及激光功率等工藝參數，對葉片進行加工。加工完成后利用表面粗糙度儀測量其斷面粗糙度值，利用萬能試驗機測試材料的拉伸、彎曲等力學性能，利用電子掃描顯微鏡(sem)觀察其斷面形貌。

加工結束后，切斷所有電源，清理加工現場，分拆各個裝置，對各部分進行清潔、干燥等處理，并定期進行相應的維護和保養，以供下次加工繼續使用。

技術特征：

技術總結
本發明公開了五葉片葉輪選擇性激光燒結升降臺，主要由供粉/回收系統、加工系統、光學系統等組成。其中，供粉/回收系統由供粉缸、鋪粉滾筒、回收缸等共同組成。加工系統由升降工作臺和推動桿等組成。光學系統是由激光發射器、掃描鏡等共同組成。通過升降工作臺的推動桿，將推動桿結構改造為滾珠絲桿結構，每降低一個層高，其旋轉角度為72°，從而改變打印方向，不僅有效控制激光能量分布不均勻導致的翹曲的累積，而且很大程度上降低臺階效應，進一步提升葉片葉輪制造的表面精度。改變打印方向以提高其機械性能，能夠將該升降臺在葉片制造領域進行推廣應用，提升五葉片葉輪的加工質量。

技術研發人員：韓基泰;武美萍;王志敏;張文超
受保護的技術使用者：江南大學
技術研發日：2017.04.24
技術公布日：2017.08.11