一种激光选区熔化二维超声加振装置
阅读说明：本技术 一种激光选区熔化二维超声加振装置 (Two-dimensional ultrasonic vibration device for selective laser melting ) 是由 骆良顺 刘桐 陈大勇 赵薇 孙文明 吴贫 于 2020-11-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种激光选区熔化二维超声加振装置,包括支撑箱体。本发明通过所述支撑箱体的表面安装有配重块,所述支撑箱体在配重块一侧的表面焊接有两个丝杆,所述支撑箱体在配重块另一侧的表面设有限位机构,所述第一超声波换能器与第二超声波换能器分别设置在一个安装座内,所述第一超声波换能器与第二超声波换能器分别通过一个变幅杆配合与连接轴固定连接,两个所述连接轴分别固定安装在连接块上,两个所述连接块的一侧表面均焊接有连接座,两个所述连接座分别通过螺栓安装在配重块的两侧表面。本发明通过对两个超声波换能器的安装结构进行优化,利用锁紧结构来彼此辅助配合,使得超声波换能器的安装位置得到充分的固定。(The invention discloses a two-dimensional ultrasonic vibration device for selective laser melting, which comprises a supporting box body. The surface of the supporting box body is provided with the balancing weight, the surface of the supporting box body on one side of the balancing weight is welded with the two screw rods, the surface of the supporting box body on the other side of the balancing weight is provided with the limiting mechanism, the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer are respectively arranged in the mounting seat, the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer are respectively and fixedly connected with the connecting shafts through the matching of the amplitude transformer, the two connecting shafts are respectively and fixedly arranged on the connecting blocks, the surfaces of one sides of the two connecting blocks are both welded with the connecting seats, and the two connecting seats are respectively arranged on the surfaces of two sides of the balancing weight through bolts. According to the invention, the mounting structures of the two ultrasonic transducers are optimized, and the locking structures are utilized to be matched with each other in an auxiliary manner, so that the mounting positions of the ultrasonic transducers are sufficiently fixed.)
技术领域
本发明属于增材制造激光选区融化技术领域，具体涉及一种激光选区熔化二维超声加振装置。
背景技术
激光选区融化(SLM)是增材制造技术领域的研究热点之一，激光选区融化金属成形中，由于激光能量密度特别高，金属粉末在加工过程中经历了急剧升温熔化与骤冷凝固的过程，数据显示金属熔池的冷却速率可以达到105K/s，这种极高的冷却速率是导致金属零件中存在较大残余应力的主要因素。其原理主要在两个方面，第一：金属熔池凝固过程中，过高的冷却速率造成金属熔池各区域冷却速度不一致，金属原子来不及有序排列，产生大量的空位和畸变，在金属成形件中引起微观应变，从而引起残余应力的产生；第二，金属熔池凝固过程中，过高的冷却速率造成金属熔池凝固过程中体积收缩从而产生残余应力。
目前，SLM金属件消除残余应力的方法主要是加工完成后的对零件进行热处理及超声波处理，其对残余应力的消除效果显著。常见的激光选区熔化二维超声加振装置，多采用水平二维方向超声波振动，避免了沿单一X或Y方向超声加振时因与激光扫描方向时垂直而引起的熔道震荡问题和沿Z方向超声加振时的振粉及气体混入粉末所造成的熔池飞溅、气泡等问题。但存在装置安装结构单一的情况，且整体抗性较差，在持续工作过程中可能受到外界因素影响而使得两个超声波换能器的位置发生偏移，甚至本体受到不利影响，以至于影响到正常工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光选区熔化二维超声加振装置，通过对两个超声波换能器的安装结构进行优化，利用锁紧结构来彼此辅助配合，使得超声波换能器的安装位置得到充分的固定，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种激光选区熔化二维超声加振装置，包括支撑箱体、第一超声波换能器、两个安装座和三个限位块，所述支撑箱体的表面安装有配重块，所述支撑箱体在配重块一侧的表面焊接有两个丝杆，所述支撑箱体在配重块另一侧的表面设有限位机构，所述第一超声波换能器与第二超声波换能器分别设置在一个安装座内，所述第一超声波换能器与第二超声波换能器分别通过一个变幅杆配合与连接轴固定连接，两个所述连接轴分别固定安装在连接块上，两个所述连接块的一侧表面均焊接有连接座，两个所述连接座分别通过螺栓安装在配重块的两侧表面；
三个所述限位块的表面均开设有通孔，其中两个所述限位块与第一超声波换能器处的安装座两侧表面粘接固定，所述第一超声波换能器与安装座为一体式通过两个限位块上的通孔与设置在支撑箱体上的两个丝杆插接，所述第一超声波换能器通过安装座配合锁紧螺栓固定在支撑箱体的表面，两个所述丝杆的一端均螺接有锁紧螺母，两个所述锁紧螺母分别与套接在两个丝杆上的两个限位块表面接触；
其中一个所述限位块的一侧通过连接件配合螺钉固定在第二超声波换能器处的安装座表面，所述第二超声波换能器通过安装座配合锁紧螺栓固定在支撑箱体的表面，设置在所述第二超声波换能器上的安装座通过限位块与设置在支撑箱体表面的限位机构配合安装。
优选的，所述配重块的四边表面均焊接有角码，所述配重块通过角码配合螺钉固定在支撑箱体的表面。
优选的，所述配重块的表面开设有标志区域，所述配重块在标志区域处的表面安装有标志牌。
优选的，两个所述安装座的一侧表面均设有限位板，所述限位板为安装座主体一体化成型结构。
优选的，所述限位机构包括安装板，所述安装板焊接在支撑箱体一侧的内壁表面，所述安装板的表面焊接有限位杆，所述限位杆的表面滑动套接有管套，所述管套的一侧表面粘接有连接板，所述连接板与安装板的表面分别依次均匀设有安装环，设置在所述连接板上的安装环通过连接绳依次与设置在安装板上的安装环连接，所述管套的表面螺接有螺杆，所述螺杆的一端与压板的一侧表面转动连接。
优选的，所述螺杆的另一端通过键与手轮键连接，所述手轮的表面套接有硅胶垫，所述硅胶垫的表面依次均匀设有防滑纹。
优选的，所述限位杆的一端套接有帽盖，所述帽盖的端部表面与设置在第二超声波换能器处安装座上的限位块表面接触并挤压。
优选的，两个所述安装座均为铝合金材料制成的一体化结构。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种激光选区熔化二维超声加振装置，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明通过对两个超声波换能器的安装结构进行优化，增设限位块结构进行配合组装，其中一个超声波换能器通过安装座配合两个限位块插接至两个丝杆处，此时再通过锁紧螺栓对安装座进行固定，同时通过锁紧螺母将套接在两个丝杆上的两个限位块进行锁死，通过此种结构来彼此辅助配合，使得超声波换能器的安装位置得到充分的固定；
2、在另一个超声波换能器处增设限位机构，通过调节管套的位置来使得管套配合帽盖部分对安装座上限位块的位置限制，利用此种结构完成对超声波换能器安装结构的关联，避免安装座在锁紧螺栓意外脱落或发生其他损毁时，直接导致超声波换能器的位置发生偏移。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的支撑箱体表面结构示意图；
图3为本发明的第一超声波换能器安装结构示意图；
图4为本发明的第一超声波换能器与变幅杆连接结构示意图；
图5为本发明的限位块结构示意图；
图6为本发明的限位机构结构示意图；
图7为本发明的管套部分结构示意图。
图中：1、支撑箱体；2、配重块；3、角码；4、标志区域；6、丝杆；7、限位机构；701、安装板；702、连接板；703、安装环；704、连接绳；705、管套；706、限位杆；707、帽盖；708、手轮；709、螺杆；710、压板；8、第一超声波换能器；9、安装座；10、锁紧螺栓；11、限位板；12、变幅杆；14、连接轴；15、连接块；16、连接座；17、限位块；18、通孔；20、锁紧螺母；21、第二超声波换能器；22、连接件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-7所示的一种激光选区熔化二维超声加振装置，包括支撑箱体1、第一超声波换能器8、两个安装座9和三个限位块17，两个安装座9的一侧表面均设有限位板11，限位板11为安装座9主体一体化成型结构，具有良好的支护效果，能够对变幅杆12部分进行充分的防护，避免变幅杆12受外界磕碰而轻易发生损坏，且能够对安装座9的开口槽部分进行挡护，使得内部的超声波换能器得到良好的保护，以此提高整体安全性，且两个安装座9均为铝合金材料制成的一体化结构，具有良好的强度与刚度，能够对超声波换能器提供充分的固定与保护效果，避免超声波换能器轻易受到外界因素的不利影响。
支撑箱体1的表面安装有配重块2，配重块2的四边表面均焊接有角码3，配重块2通过角码3配合螺钉固定在支撑箱体1的表面，利用角码3部分配合螺钉将配重块2的位置进行限制，避免在使用过程中受外界磕碰而对配重块2的位置造成偏移；配重块2的表面开设有标志区域4，配重块2在标志区域4处的表面安装有标志牌，能够通过工作人员通过标志牌来对装置工作的各种参数进行标识，以便于进行后续的围护。
支撑箱体1在配重块2一侧的表面焊接有两个丝杆6，支撑箱体1在配重块2另一侧的表面设有限位机构7，第一超声波换能器8与第二超声波换能器21分别设置在一个安装座9内，第一超声波换能器8与第二超声波换能器21分别通过一个变幅杆12配合与连接轴14固定连接，两个连接轴14分别固定安装在连接块15上，两个连接块15的一侧表面均焊接有连接座16，两个连接座16分别通过螺栓安装在配重块2的两侧表面。
三个限位块17的表面均开设有通孔18，其中两个限位块17与第一超声波换能器8处的安装座9两侧表面粘接固定，第一超声波换能器8与安装座9为一体式通过两个限位块17上的通孔18与设置在支撑箱体1上的两个丝杆6插接，第一超声波换能器8通过安装座9配合锁紧螺栓10固定在支撑箱体1的表面，两个丝杆6的一端均螺接有锁紧螺母20，两个锁紧螺母20分别与套接在两个丝杆6上的两个限位块17表面接触。
其中一个限位块17的一侧通过连接件22配合螺钉固定在第二超声波换能器21处的安装座9表面，第二超声波换能器21通过安装座9配合锁紧螺栓10固定在支撑箱体1的表面，设置在第二超声波换能器21上的安装座9通过限位块17与设置在支撑箱体1表面的限位机构7配合安装。
限位机构7包括安装板701，安装板701焊接在支撑箱体1一侧的内壁表面，安装板701的表面焊接有限位杆706，限位杆706的表面滑动套接有管套705，管套705的一侧表面粘接有连接板702，连接板702与安装板701的表面分别依次均匀设有安装环703，设置在连接板702上的安装环703通过连接绳704依次与设置在安装板701上的安装环703连接，管套705的表面螺接有螺杆709，螺杆709的一端与压板710的一侧表面转动连接，能够通过限位机构7来对第二超声波换能器21处的安装座9位置进行辅助固定，通过操作管套705的位置来配合帽盖707对限位块17的位置进行充分的固定，通过此种方式完成对安装座9位置的辅助固定，且易于手动拆转。
螺杆709的另一端通过键与手轮708键连接，手轮708的表面套接有硅胶垫，硅胶垫的表面依次均匀设有防滑纹。能够有效增加手轮708的表面摩擦力，便于工作人员手动进行操作；且限位杆706的一端套接有帽盖707，帽盖707的端部表面与设置在第二超声波换能器21处安装座9上的限位块17表面接触并挤压，通过此种结构配合管套705的位置结构对限位块17进行充分的夹持固定，进而起到辅助固定安装座9的效果，避免在锁紧螺栓10意外脱落后直接导致超声波换能器的位置发生偏移。
工作原理：使用时将第一超声波换能器8与第二超声波换能器21分别装配在一个安装座9上，其中在第一超声波换能器8处的安装座9两侧均安装有限位块17。将第一超声波换能器8处的安装座9连同两个限位块17滑动插接在两个丝杆6上，以此来确立第一超声波换能器8的位置。而后再使用两个锁紧螺母20螺接至两个丝杆6的端部，持续螺接锁紧螺母20使得两个锁紧螺母20分别与两个限位块17接触，至此完成对第一超声波换能器8的位置固定，此时再通过锁紧螺栓10将安装座9固定在支撑箱体1上。
第二超声波换能器21设置在另一个安装座9的表面，且此安装座9的一侧表面上通过螺钉固定有另一个限位块17。此限位块17通过通孔18插接至限位杆706的表面，此时将管套705沿着限位杆706进行滑动，使得管套705的端部与限位块17表面接触，持续推动管套705使得连接绳704完全张开，此时调节螺杆709使得螺杆709部分下压，进而推动压板710与限位杆706的表面接触并挤压，以此固定管套705的位置，此时安装帽盖707，通过帽盖707配合管套705将限位块17的位置进行限制。此时先将第二超声波换能器21处的安装座9通过其他锁紧螺栓10固定在支撑箱体1的表面。
将第一超声波换能器8与第二超声波换能器21通过变幅杆12配合连接轴14进行固定，而后再将连接轴14固定在连接块15表面，连接块15的一侧焊接有连接座16，且连接座16部分通过螺钉固定在配重块2的表面。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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