CN103952698A - 一种选择性激光熔化铺粉与气氛循环保护一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于粉末加工成型技术领域，涉及一种选择性激光熔化铺粉与气氛循环保护一体化装置，金属密封舱的上端置有激光光路系统；金属密封舱的一端置有粉末过滤器，另一端置有粉末喷嘴；氧气过滤器与粉末过滤器连通；第一三向气阀分别与氧气过滤器、储粉罐和循环泵连接；储粉罐与粉末辊轮连接，第二三向气阀分别与循环泵、惰性气体源和气体加热器连接；粉末辊轮和气体加热器分别与粉末喷嘴连通；金属密封舱内侧底部制有刮粉板，刮粉板连接有惰性气体排放口；金属密封舱的底部制有工作台，工作台下部制有丝杠转台；中央控制系统分别与氧含量传感器、湿度传感器和压力传感器连通；其结构简单，所占内部空间小，集成度高，维护方便，效率高。

Description

一种选择性激光熔化铺粉与气氛循环保护一体化装置

技术领域：

本发明属于粉末加工成型技术领域，涉及一种选择性激光熔化铺粉与气氛循环保护一体化装置，特别是一种基于粉末喷射技术的选择性激光熔化铺粉与气氛循环保护一体化系统。

背景技术：

选择性激光熔化SLM是金属件直接成型的一种方法，是快速成型技术的最新发展，该技术基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的“增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成型具有特定几何形状的零件，成型过程中技术粉末完全熔化，产生冶金结合。采用传统的机械加工手段无法直接制造的形状结构复杂的金属零件，是激光快速成型技术应用的主要方向之一，具有以下优点：一是能直接制造高质量的金属产品，不用任何后处理工艺或者简单的表面处理，通过简单的CAD造型和材料选择即可直接加工出可直接使用的零件，极大地缩短了产品开发周期；二是能得到具有非平衡态过饱和固溶体及均匀细小金相组织的实体，致密度几乎能达到100％，零件机械性能与锻造工艺所得相当；三是使用具有高功率密度的激光器，以光斑很小的激光束加工金属，使得加工出来的金属零件具有很高的尺寸精度已经好的表面粗糙度；四是由于激光光斑直径很小，因此能以较低的功率熔化高熔点的金属，使得用单一成分的金属粉末老制造零件成为可能，而且可供选用的金属粉末种类也大大拓宽了；五是适合各种复杂形状的工件，尤其适合内部有复杂异性结构，如中空、三维网格以及用传统方法无法制造的复杂工件。但是现阶段所有的选择性激光熔化SLM设备均采用刮粉式送粉系统，其系统复杂并且设备成本高，所占内部空间影响光路设计与零件制造空间，并且刮粉片会阻碍新粉层的铺放，不利于工业化生产。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种基于粉末喷射技术的选择性激光熔化铺粉与气氛循环保护一体化装置，将气体循环系统与粉末喷射系统结合，实现惰性气体保护与粉末快速铺放的一体化，减少惰性气体的消耗，实现均匀固定厚度的分层铺放，简化现有复杂的选择性激光熔化铺粉系统，降低设备成本。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括金属密封舱、激光光路系统、粉末过滤器、氧气过滤器、第一三向气阀、储粉罐、循环泵、粉末辊轮、粉末喷嘴、刮粉板、惰性气体排放口、工作台、丝杠转台、惰性气体源、气体加热器、第二三向气阀、第一管道、第二管道、中央控制系统、氧含量传感器、湿度传感器和压力传感器；其中储粉罐、粉末辊轮、惰性气体源、气体加热器和第二三向气阀连通式组合构成铺粉系统；粉末过滤器、氧气过滤器、粉末喷嘴、第一管道和第二管道连通式组合构成保护气氛循环系统；金属密封舱的上端安装置有激光光路系统；金属密封舱的一端连通式安装置有粉末过滤器，另一端置有长方形的粉末喷嘴；粉末过滤器通过第一管道与氧气过滤器的一端连通，氧气过滤器的另一端与第一三向气阀的一个接口连通；第一三向气阀的另两个接口分别与储粉罐和循环泵的一端连接；第一三向气阀与循环泵之间通过第二管道连通；储粉罐的另一端连接制有粉末辊轮，循环泵的另一端与第二三向气阀的一个接口连接，第二三向气阀的另两个接口分别连接有惰性气体源和气体加热器；粉末辊轮和气体加热器分别与粉末喷嘴连通；金属密封舱内制有粉末喷嘴的一侧底部制有刮粉板，刮粉板的一侧连接制有惰性气体排放口；金属密封舱的底部制有工作台，工作台下部制有带动其工作的丝杠转台；中央控制系统分别与伸入金属密封舱的氧含量传感器、湿度传感器和压力传感器电信息连通并实现控制。

本发明与现有技术相比，其结构简单，铺份系统所占内部空间小，设备集成度高，维护方便，效率高，铺粉成功率高，保护气氛循环系统集成压力、氧含量和湿度传感器，能实现氧含量1PPM以下，水含量3PPM以下的选择性激光熔化过程，为后续设备的小型化和工业化创造条件。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步说明。

实施例：

本实施例的主体结构包括金属密封舱1、激光光路系统2、粉末过滤器3、氧气过滤器4、第一三向气阀5、储粉罐6、循环泵7、粉末辊轮8、粉末喷嘴9、刮粉板10、惰性气体排放口11、工作台12、丝杠转台13、惰性气体源14、气体加热器15、第二三向气阀16、第一管道17、第二管道18、中央控制系统19、氧含量传感器20、湿度传感器21和压力传感器22；其中储粉罐6、粉末辊轮8、惰性气体源14、气体加热器15和第二三向气阀16连通式组合构成铺粉系统；粉末过滤器3、氧气过滤器4、粉末喷嘴9、第一管道17和第二管道18连通式组合构成保护气氛循环系统；金属密封舱1的上端安装置有激光光路系统2；金属密封舱1的一端连通式安装置有粉末过滤器3，另一端置有长方形的粉末喷嘴9；粉末过滤器2通过第一管道17与氧气过滤器4的一端连通，氧气过滤器4的另一端与第一三向气阀5的一个接口连通；第一三向气阀5的另两个接口分别与储粉罐6和循环泵7的一端连接；第一三向气阀5与循环泵7之间通过第二管道18连通；储粉罐6的另一端连接制有粉末辊轮8，循环泵7的另一端与第二三向气阀16的一个接口连接，第二三向气阀16的另两个接口分别连接有惰性气体源14和气体加热器15；粉末辊轮8和气体加热器15分别与粉末喷嘴9连通；金属密封舱1内制有粉末喷嘴9的一侧底部制有刮粉板10，刮粉板10的一侧连接制有惰性气体排放口11；金属密封舱1的底部制有工作台12，工作台12下部制有带动其工作的丝杠转台13；中央控制系统19分别与伸入金属密封舱1的氧含量传感器20、湿度传感器21和压力传感器22电信息连通并实现控制。

本实施例的工作原理为：装置启动时先封闭金属密封器1，通过中央控制系统19开启三向气阀16，分别联通循环泵7、惰性气体源1和粉末喷嘴9，保护气氛通过粉末过滤器3并经第一管道17到达氧气过滤器4，并循环至循环泵7，待通过氧含量传感器20、湿度传感器21、气压传感器22检测到适合工作环境数据降低至预设值后启动喷粉系统，关闭三向气阀16、循环泵7和气体加热器15，根据设置的加粉量，由控制粉末辊轮8将粉末送至粉末喷嘴9处，并通过气体压力将粉末喷射至工作台12处，同时关闭三向气阀5阻止气体进入储粉罐6；随着每层零件的加工，丝杠转台13带动工作台12下降，重复喷粉工序，并保持保护气氛循环。

Claims (1)

1.一种选择性激光熔化铺粉与气氛循环保护一体化装置，其特征在于主体结构包括金属密封舱、激光光路系统、粉末过滤器、氧气过滤器、第一三向气阀、储粉罐、循环泵、粉末辊轮、粉末喷嘴、刮粉板、惰性气体排放口、工作台、丝杠转台、惰性气体源、气体加热器、第二三向气阀、第一管道、第二管道、中央控制系统、氧含量传感器、湿度传感器和压力传感器；其中储粉罐、粉末辊轮、惰性气体源、气体加热器和第二三向气阀连通式组合构成铺粉系统；粉末过滤器、氧气过滤器、粉末喷嘴、第一管道和第二管道连通式组合构成保护气氛循环系统；金属密封舱的上端安装置有激光光路系统；金属密封舱的一端连通式安装置有粉末过滤器，另一端置有长方形的粉末喷嘴；粉末过滤器通过第一管道与氧气过滤器的一端连通，氧气过滤器的另一端与第一三向气阀的一个接口连通；第一三向气阀的另两个接口分别与储粉罐和循环泵的一端连接；第一三向气阀与循环泵之间通过第二管道连通；储粉罐的另一端连接制有粉末辊轮，循环泵的另一端与第二三向气阀的一个接口连接，第二三向气阀的另两个接口分别连接有惰性气体源和气体加热器；粉末辊轮和气体加热器分别与粉末喷嘴连通；金属密封舱内制有粉末喷嘴的一侧底部制有刮粉板，刮粉板的一侧连接制有惰性气体排放口；金属密封舱的底部制有工作台，工作台下部制有带动其工作的丝杠转台；中央控制系统分别与伸入金属密封舱的氧含量传感器、湿度传感器和压力传感器电信息连通并实现控制。