一种用于激光烧结过程铺粉均匀性的检测装置及方法
技术领域
本发明涉及3D打印领域，是一种用于激光烧结过程铺粉均匀性的检测装置及方法。
背景技术
选择性激光烧结作为一种新型增材技术，因其将金属粉末和尼龙粉末等非金属材料烧结成零件时，不需要磨具，所以在很多需要制造复杂零件的领域如：航天航空、机械等具有很大的应用市场，也因此选择性激光烧结技术在近年来得到飞速的发展。采用选择性激光烧结技术制造零件，其铺粉均匀性对烧结后零件的强度、质量等有很大的影响，所以在烧结前对其铺粉均匀性的研究具有很大的意义。目前对于铺粉均匀性检测以及铺粉均匀性的表征方法还没有很好的装置和方案。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种用于激光烧结过程铺粉均匀性的检测装置及方法，该装置结构简单、易于收集未烧结前粉末的质量；本发明所采用的方法简单实用，用标准差来表征铺粉均匀性具有科学、客观的优点，且该方法易于计算在相同工艺参数下所检测区域的铺粉均匀性。
本发明的技术方案是：
一种用于激光烧结过程铺粉均匀性的检测装置，其特征在于：所述的检测装置包括收集装置和底板，所述的收集装置包括固定盖板I、固定盖板II、收集盒，所述的收集盒穿过固定盖板II，所述的固定盖板I置于收集盒实心底部，所述的固定盖板I和固定盖板II用螺栓连接。
上述的一种用于激光烧结过程铺粉均匀性的检测装置，其特征在于：所述的底板为方形平板，与收集盒相接触的表面光滑。
上述的一种用于激光烧结过程铺粉均匀性的检测装置，其特征在于：所述的固定盖板II上开有若干个分布均匀、大小相等，且呈矩形阵列的通孔，孔间距不小于孔直径的0.4倍；所述的固定盖板I上无孔，且尺寸与固定盖板II相同。
上述的一种用于激光烧结过程铺粉均匀性的检测装置，其特征在于：所述的收集盒为底部封闭的空心圆筒。
上述的的一种用于激光烧结过程铺粉均匀性的检测装置，其特征在于：所述的收集盒按一定顺序进行编号，且在固定盖板I、固定盖板II和底板上相应的位置进行相同的编号。
上述的一种用于激光烧结过程铺粉均匀性的检测装置进行铺粉均匀性检测的检测方法如下：
(1)将所有的收集盒(总共K个收集盒)清洗干净、吹干后，用记号笔将其编号为i，且i＝1～K，并用电子天平秤其重量，分别记为MⅠi；
(2)将收集盒、固定盖板I和固定盖板II进行组合；
(3)将底板光滑面朝上放入烧结区，在底板上连续铺粉T次；
(4)将排列好的收集盒开口端朝下并紧扣在底板上，用手将收集装置与底板压紧后，将整体翻转180度，使得底板上的粉末进入收集盒；
(5)将收集盒依次取出，用小刷子将其外壁上残留的粉末扫除，然后用电子天平秤其重量，记为MⅡi,；
(6)计算K个收集盒所对应区域的平均铺粉质量A：
(7)采用标准差S对铺粉均匀性进行表征，其中：
Mi＝(MIIi-MIi)
(8)将收集盒清洗干净并吹干；
(9)改变铺粉的层厚和铺粉速度，重复步骤2～步骤8，研究不同铺粉层厚和铺粉速度下的铺粉均匀性变化情况。
本发明的有益效果是：该装置结构简单、易于收集未烧结前粉末的质量；本发明所采用的方法简单实用，用标准差来表征铺粉均匀性具有科学、客观的优点，且该方法易于计算在相同工艺参数下所检测区域的铺粉均匀性。
附图说明
图1为检测装置正视图。
图2为检测装置侧视图。
图3为固定盖板II俯视图。
图中：1-固定盖板I，2-固定盖板II，3-收集盒，4-底板。
具体实施方案
如图1、2、3所示，一种用于激光烧结过程铺粉均匀性的检测方法，其特征在于，其具体检测步骤如下：
1、将所有的收集盒(3)清洗干净、吹干后，用记号笔将其编号i＝1～36,并用电子天平秤其重量，记为MⅠi；
2、将收集盒(3)、固定盖板I(1)和固定盖板II(2)进行组合；
3、考虑铺粉层厚和铺粉速度两个试验因素，每个因素4个水平，其中铺粉速度分别为：397.2mm/s、794.4mm/s、1588.8mm/s、3177.2mm/s，铺粉层厚分别为：0.03mm、0.05mm、0.07mm、0.09mm，建立正交表如表1所示，一共进行16组试验；
表1
4、将底板(4)光滑面朝上放入烧结区，在底板(4)上连续铺粉5次；
5、将排列好的收集盒(3)开口端朝下并紧扣在底板(4)上，用手将收集装置与底板(4)压紧后，将整体翻转180度，使底板(4)上的粉末进入收集盒(3)；6、将收集盒(3)依次取出，用小刷子将其外壁上残留的粉末扫除，然后用电子天平秤其重量，记为MⅡi,；
7、计算36个收集盒(3)所对应区域的平均铺粉质量A：
8、采用标准差S对铺粉均匀性进行表征，其中,
Mi＝(MIIi-MIi)
9、将收集盒(3)清洗干净并吹干；
10、改变铺粉的层厚和铺粉速度，重复步骤2～步骤8，研究不同铺粉层厚和铺粉速度下的铺粉均匀性变化情况。以标准差S作为试验指标，通过对正交试验进行极差分析，确定试验因素的优水平和最优水平组合以及判断各因素对试验指标的影响主次。
