CN105642891B - 具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统及除尘方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统及除尘方法，除尘系统包括上腔体和下腔体；从上腔体的进气口引出三个引风道，分别为第1引风道、第2引风道和第3引风道；第1引风道与扫描区域除尘子系统连通；第2引风道与激光保护镜除尘子系统连通；第3引风道与运动滑台腔除尘子系统连通。优点为：在整个激光熔化成形过程中，在风机的作用，可及时将激光作用于金属粉末所产生的烟雾状微尘吸入到粉尘过滤器中，并通过粉尘过滤器及时过滤掉零件成形所产生的烟尘，防止烟雾状微尘对后续成形质量的影响，提高了成形率；另外，还防止烟尘上升至位于扫描区域正上方的激光保护镜附近，以及，防止烟尘进入到运动滑台腔内的滑台导轨。
Description
技术领域
本发明属于金属粉末激光熔化增材制造技术领域，具体涉及一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统及除尘方法。
背景技术
“3D打印”技术，也称为增量制造技术，产生于上个世纪80年代的美国，CAD(计算机辅助设计)、CNC(数字化控制)、自动控制、激光等技术的发展是其产生的前因，至今发展不到30年。“3D打印”技术是全球先进制造领域兴起的一项集光/机/电、计算机、数控及新材料于一体的制造技术。在此领域，我国与世界发达国家之间的技术差距较小，几乎位于同一起跑线上。之所以称之为增量制造，依据其与传统切削等材料“去除”制造工艺不同，该技术通过将粉末、液体、薄片等离散材料逐层堆积，“自然生长”成三维实体，因此被通俗叫做“3D打印”技术。该技术将三维实体整体成形，改变为若干二维平面的叠加成形，大大降低了制造复杂度。理论上，但凡能够在计算机上设计的结构模型，即可应用该技术在无需刀具、模具及复杂工艺条件下快速地将设计原型变为实物。目前，该技术在国防、航空航天、汽车、生物医学、模具、铸造、农业、家电、工艺美术、动漫等领域发挥着重要的作用。
未来制造业的发展水平依然是衡量一个国家整体实力的关键标志之一，而未来制造技术在数控技术、计算机、机械、材料等关联技术发展的带动下，必然走向数字化和智能化。“3D打印”技术作为整个先进制造技术当中数字化和智能化较为突出的一类，其发展也会在不同层面深刻地对制造业整体构成影响。首先，“3D打印”技术的应用领域将不断扩大(广度)；其次，“3D打印”技术在各个应用领域的应用层面不断深入(深度)；再者，3D打印技术自身的物化形式(装备与工艺)将更加丰富。由此，该技术必然会逐步渗透到国防、航空航天、汽车、生物医学等诸多领域，影响着上述各个领域的设计理论和理念，并配合其他传统技术，完善甚至更新某些司空见惯的制造方案，致使制造更为智能、简捷、绿色的产品性能更加贴近理想状态。
在3D打印技术产业当中，激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术处于高端，是未来极具发展潜力的一项金属零部件激光直接成形技术。
然而，现有技术中，在SLM成形过程中，当激光作用于扫描区域的金属粉末时，扫描区域会产生大量烟尘，所产生的烟尘会对成形腔内的激光保护镜以及运动滑台等相关器件产生不利影响。具体的，对于激光保护镜的不利影响为：扫描区域所产生的烟尘会上升至位于其正上方的激光保护镜附近，并且容易在镜面附着。一旦出现此类现象，会造成激光能量的遮挡，不但影响成形质量，而且会造成激光保护镜接收激光能量而发热炸裂，损害光路。对于运动滑台的不利影响为：当扫描区域所产生的金属粉尘以及烟尘进入到运动滑台腔内的滑台导轨时，会污染运动滑台腔内的滑动运动部件，造成运动摩擦损伤，从而降低滑动运动部件的使用寿命。
因此，如何有效对激光熔化成形腔内的气流进行设计，从而有效去除扫描区域所产生的烟尘，具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统及除尘方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，包括上腔体1和下腔体2；所述上腔体1为激光熔化成形腔体，所述上腔体1与所述下腔体2之间相互连通；
另外，所述下腔体2的排气口通过第1输气管路3连通到所述上腔体1的进气口；从所述上腔体1的进气口引出三个引风道，分别为第1引风道、第2引风道和第3引风道；所述第1引风道与扫描区域除尘子系统连通；所述第2引风道与激光保护镜除尘子系统连通；所述第3引风道与运动滑台腔除尘子系统连通；所述上腔体1的排气口通过第2输气管路4连通到所述下腔体2的进气口，在所述第2输气管路4上，按从上腔体1排气口到下腔体2进气口的方向，依次串联有粉尘过滤器6和风机7。
优选的，所述扫描区域除尘子系统包括：出气嘴11和入气嘴12；所述出气嘴11和所述入气嘴12分别设置在扫描区域工作平面的前后两侧，并且，所述出气嘴11的上扬角度为0°～15°，所述入气嘴12的下倾角对应为5°～20°；在水平高度上，所述出气嘴11比所述入气嘴12低10～50mm；所述出气嘴11的进气端与所述第1引风道的出气端连通；所述入气嘴12的排气端与所述上腔体1的排气口连通。
优选的，所述出气嘴11和所述入气嘴12的宽度与扫描区域工作平面的宽度相同。
优选的，所述激光保护镜除尘子系统包括保护风道13，所述保护风道13为空心圆环状，套在激光保护镜的外围；并且，所述保护风道13的一端面为进气端，使所述保护风道13的内部腔体与第2引风道的出气端连通；所述保护风道13的另一端面为盲端；在所述保护风道13的壁面开设有若干个与所述保护风道13内部腔体连通的通气孔14，通过所述通气孔14，吹走向激光保护镜方向流动的烟尘。
优选的，圆环状的所述保护风道13的直径为80～300mm；所述保护风道13的截面外径为5～15mm。
优选的，所述通气孔14为狭长类矩形细缝孔，矩形宽度为8～20mm，高度2～5mm；所述通气孔14开设在圆环形保护风道截面的圆靠内侧的四分之一圆一侧，并且，所述通气孔14与保护风道截面圆圆心连线与水平直径的夹角范围为20°～70°。
优选的，所述运动滑台腔除尘子系统包括左运动滑台排气孔15和右运动滑台排气孔16；
左滑台内腔的腔体和右滑台内腔的腔体均与所述第3引风道的排气口连通；在左滑台的壁面开设有与所述左滑台内腔的腔体连通的所述左运动滑台排气孔15，并且，所述左运动滑台排气孔15开设在与导轨滑块相接触的一面；在右滑台的壁面开设有与所述右滑台内腔的腔体连通的所述右运动滑台排气孔16，并且，所述右运动滑台排气孔16开设在与导轨滑块相接触的一面。
本发明还提供一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘方法，包括以下步骤：
步骤1，控制器启动风机7，上腔体1为激光熔化成形腔体，上腔体1内的激光熔化成形器件开始进行零件成形的工艺；
步骤2，在风机7的作用下，使下腔体2、第1输气管路3、上腔体1和第2输气管路4形成内循环，并同时发生以下三种除尘过程：
第一种，扫描区域除尘过程，即：在扫描区域工作平面的前后两侧分别设置出气嘴11和入气嘴12，并且，所述出气嘴11的上扬角度为0°～15°，所述入气嘴12的下倾角对应为5°～20°；在水平高度上，所述出气嘴11比所述入气嘴12低10～50mm；
因此，在激光扫描过程中，粉末中的元素产生升华，由于激光的热作用产生暖气流，烟尘被带动上升，从出气嘴11流出的气流与上升暖气流推力的矢量和在一定的跨度内会推送烟尘到达一定的高度，在该高度位置设置入气嘴12，进而吸入烟尘；入气嘴12再将吸入的烟尘通过上腔体1的排气口排入到粉尘过滤器6；通过粉尘过滤器6过滤掉零件成形所产生的烟尘；
第二种，激光保护镜除尘过程，即：在激光保护镜的外围套设空心圆环状的保护风道13，保护风道13的内部腔体与第1输气管路3连通，在保护风道13的壁面开设有若干个与所述保护风道13内部腔体连通的通气孔14；
因此，在激光扫描过程中，当激光扫描区域的烟尘上升到靠近激光保护镜时，通过通气孔14向下吹走上升的烟尘，进而防止激光保护镜被烟尘污染；
第三种，运动滑台腔除尘过程，即：左滑台内腔的腔体和右滑台内腔的腔体均与第1输气管路3连通；在左滑台的壁面开设有与所述左滑台内腔的腔体连通的左运动滑台排气孔15，并且，所述左运动滑台排气孔15开设在与导轨滑块相接触的一面；在右滑台的壁面开设有与所述右滑台内腔的腔体连通的右运动滑台排气孔16，并且，所述右运动滑台排气孔16开设在与导轨滑块相接触的一面；
因此，在激光扫描过程中，从第1输气管路3引出两路气流，分别从侧面吹入左滑台的腔体和右滑台的腔体，形成气幕，并且，气流由设置在导轨滑块与粉刮刀座连接运动的运动滑台排气孔排出，通过微正压而排斥金属粉尘以及扫描烟尘进入滑台导轨处，进而防止滑台导轨被污染。
本发明提供的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统及除尘方法具有以下优点：
(1)在整个激光熔化成形过程中，在风机的作用，可及时将激光作用于金属粉末所产生的烟雾状微尘吸入到粉尘过滤器中，并通过粉尘过滤器及时过滤掉零件成形所产生的烟尘，防止烟雾状微尘对后续成形质量的影响，提高了成形率；
(2)在整个激光熔化成形过程中，通过对气流流向的设计，可防止烟尘上升至位于扫描区域正上方的激光保护镜附近，进而防止烟尘对激光能量的遮挡，保证成形质量；
(3)在整个激光熔化成形过程中，通过对气流流向的设计，可防止烟尘进入到运动滑台腔内的滑台导轨，从而防止烟尘污染运动滑台腔内的滑动运动部件，提高滑动运动部件的使用寿命。
附图说明
图1为本发明提供的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统的整体结构示意图；
图2为本发明提供的扫描区域除尘子系统的结构示意图；
图3为本发明提供的激光保护镜除尘子系统侧面剖视图；
图4为图3中A区域的设计简图；
图5为本发明提供的运动滑台腔除尘子系统的布置结构示意图；
图6为本发明提供的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统中核心除尘子系统的原理简图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
本发明提供一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，通过内部气流循环设计，促使流入激光成形工作腔内的气流，参考图6，至少完成三个主要功能，第一是对于激光作用粉末产生的烟尘具有吹吸的定向除尘功能；第二是气流引入腔体上方的激光保护镜附近，向下吹除烟尘的作用；第三是将气流引入运动滑台腔内，产生外排粉尘的作用。
具体的，结合图1，具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统包括上腔体1和下腔体2；上腔体1为激光熔化成形腔体，上腔体1与下腔体2之间相互连通；
另外，下腔体2的排气口通过第1输气管路3连通到上腔体1的进气口；从上腔体1的进气口引出三个引风道，分别为第1引风道、第2引风道和第3引风道；第1引风道与扫描区域除尘子系统连通；第2引风道与激光保护镜除尘子系统连通；第3引风道与运动滑台腔除尘子系统连通；上腔体1的排气口通过第2输气管路4连通到下腔体2的进气口，在第2输气管路4上，按从上腔体1排气口到下腔体2进气口的方向，依次串联有粉尘过滤器6和风机7。
其工作原理为：
在风机7的作用下，使下腔体2、第1输气管路3、上腔体1和第2输气管路4形成内循环，并且，从第1输气管路3输出的气流分别通过一个引风道，一方面，将靠近激光保护镜的烟尘通过气流向下吹回到激光扫描区域，将靠近运动滑台导轨的烟尘通过气流吹回到激光扫描区域；另一方面，将激光扫描区域产生的烟尘通过气流吹入到粉尘过滤器6中，并通过粉尘过滤器6过滤掉零件成形所产生的烟尘，从而既达到防止激光保护镜和运动滑台导轨被污染的情况，又能够将激光扫描区域产生的烟尘及时去除，维持激光扫描腔体的洁净度。
对于本发明提供的扫描区域除尘子系统、激光保护镜除尘子系统和运动滑台腔除尘子系统，属于本发明的核心，以下详细介绍这三个除尘子系统的结构和工作原理：
(一)扫描区域除尘子系统
如图2所示，为扫描区域除尘子系统的结构示意图，扫描区域除尘子系统主要完成扫描平面产生烟尘的去除功能。
扫描区域除尘子系统包括：出气嘴11和入气嘴12；出气嘴11和入气嘴12分别设置在扫描区域工作平面的前后两侧，并且，根据扫描平面的前后宽度，出气嘴11的上扬角度为0°～15°，入气嘴12的下倾角对应为5°～20°；在水平高度上，出气嘴11比入气嘴12低10～50mm；出气嘴11的进气端与第1引风道的出气端连通；入气嘴12的排气端与上腔体1的排气口连通。出气嘴11和入气嘴12的宽度与扫描区域工作平面的宽度相同。
如图2所示。出入气嘴保持一定的倾角和高度差主要原因为：因为激光扫描过程中，粉末中的元素产生升华，由于激光的热作用产生暖气流，烟尘被带动上升，出气嘴气流与上升暖气流推力的矢量和在一定的跨度内会推送烟尘到达一定的高度，因此在这一高度位置设置入气嘴，正好将烟尘大部分吸入。气路中气流的流速与流量可控制为5-40L/min的流速，可通过入气管道的直径以及风机调速进行控制，达到最佳状态。
(二)激光保护镜除尘子系统
激光保护镜除尘子系统主要用于完成激光保护镜的除尘功能。如图3所示，为激光保护镜除尘子系统侧面剖视图。其主要原理为：从工作腔进风管道处引一路气流到圆形保护镜，形成气流风幕，向下吹走上升烟尘。
激光保护镜除尘子系统包括保护风道13，保护风道13为空心圆环状，保护风道13的直径为80～300mm，保护风道13的截面外径为5～15mm，保护风道套在激光保护镜的外围；并且，保护风道13的一端面为进气端，使保护风道13的内部腔体与第2引风道的出气端连通；保护风道13的另一端面为盲端；在保护风道13的壁面开设有若干个与保护风道13内部腔体连通的通气孔14，通过通气孔14，吹走向激光保护镜方向流动的烟尘。
对于通气孔14，参考图3，其为狭长类矩形细缝孔，矩形宽度为8～20mm，高度2～5mm；如图4所示，为图3中A区域的设计简图；在图4中，a1代表保护风道截面图；a2代表圆内侧下四分之一圆；通气孔14开设在圆环形保护风道截面的圆靠内侧的四分之一圆一侧，并且，通气孔14与保护风道截面圆圆心连线与水平直径的夹角范围为20°～70°。
(三)运动滑台腔除尘子系统
如图5所示，为运动滑台腔除尘子系统的布置结构示意图；运动滑台腔除尘子系统包括左运动滑台排气孔15和右运动滑台排气孔16；
左滑台内腔的腔体和右滑台内腔的腔体均与第3引风道的排气口连通；在左滑台的壁面开设有与左滑台内腔的腔体连通的左运动滑台排气孔15，并且，左运动滑台排气孔15开设在与导轨滑块相接触的一面；在右滑台的壁面开设有与右滑台内腔的腔体连通的右运动滑台排气孔16，并且，右运动滑台排气孔16开设在与导轨滑块相接触的一面。
从工作腔进风道引出气流，而后分为两路侧面吹入滑台内腔，形成气幕，气流由导轨滑块与粉刮刀座连接运动的缝隙溢出，通过微正压而排斥金属粉尘以及扫描烟尘进入滑台导轨处，进而防止烟尘污染滑动运动部件。
本发明还提供一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘方法，包括以下步骤：
步骤1，控制器启动风机7，上腔体1为激光熔化成形腔体，上腔体1内的激光熔化成形器件开始进行零件成形的工艺；
步骤2，在风机7的作用下，使下腔体2、第1输气管路3、上腔体1和第2输气管路4形成内循环，并同时发生以下三种除尘过程：
第一种，扫描区域除尘过程，即：在扫描区域工作平面的前后两侧分别设置出气嘴11和入气嘴12，并且，出气嘴11的上扬角度为0°～15°，入气嘴12的下倾角对应为5°～20°；在水平高度上，出气嘴11比入气嘴12低10～50mm；
因此，在激光扫描过程中，粉末中的元素产生升华，由于激光的热作用产生暖气流，烟尘被带动上升，从出气嘴11流出的气流与上升暖气流推力的矢量和在一定的跨度内会推送烟尘到达一定的高度，在该高度位置设置入气嘴12，进而吸入烟尘；入气嘴12再将吸入的烟尘通过上腔体1的排气口排入到粉尘过滤器6；通过粉尘过滤器6过滤掉零件成形所产生的烟尘；
第二种，激光保护镜除尘过程，即：在激光保护镜的外围套设空心圆环状的保护风道13，保护风道13的内部腔体与第1输气管路3连通，在保护风道13的壁面开设有若干个与保护风道13内部腔体连通的通气孔14；
因此，在激光扫描过程中，当激光扫描区域的烟尘上升到靠近激光保护镜时，通过通气孔14向下吹走上升的烟尘，进而防止激光保护镜被烟尘污染；
第三种，运动滑台腔除尘过程，即：左滑台内腔的腔体和右滑台内腔的腔体均与第1输气管路3连通；在左滑台的壁面开设有与左滑台内腔的腔体连通的左运动滑台排气孔15，并且，左运动滑台排气孔15开设在与导轨滑块相接触的一面；在右滑台的壁面开设有与右滑台内腔的腔体连通的右运动滑台排气孔16，并且，右运动滑台排气孔16开设在与导轨滑块相接触的一面；
因此，在激光扫描过程中，从第1输气管路3引出两路气流，分别从侧面吹入左滑台的腔体和右滑台的腔体，形成气幕，并且，气流由设置在导轨滑块与粉刮刀座连接运动的运动滑台排气孔排出，通过微正压而排斥金属粉尘以及扫描烟尘进入滑台导轨处，进而防止滑台导轨被污染。
当然，在通过控制粉尘过滤器对烟尘过滤的过程中，参考图1，还可优先采用以下的循环控制系统及方法：
第2输气管路4的端部延伸到下腔体2的腔内，在位于下腔体2腔内的第2输气管路4上安装有第2电磁阀5，通过控制第2电磁阀5的打开或关闭状态，可控制下腔体2内部气体是否可被吸入到第2电磁阀5。
对于位于下腔体2腔外部的第2输气管路4上，还安装有第1电磁阀8，其中，粉尘过滤器6可对吸入到第2输气管路4的烟尘进行粉尘过滤；通过控制第1电磁阀8的打开或关闭状态，可控制第2输气管路4是否与外界大气相通。
另外，上腔体1还连通有保护气管路9，在保护气管路9上安装有第3电磁阀10；通过控制第3电磁阀10的打开或关闭状态，可控制保护气管路是否向上腔体输入保护气。
另外，上腔体1还安装有氧气表，通过氧气表的读数，可获知上腔体1内部的含氧量。
另外，为实现整个系统的自动控制，还包括控制器；控制器分别与第2电磁阀5、粉尘过滤器6、风机7、第1电磁阀8、第3电磁阀10以及氧气表电连接。实际应用中，第1电磁阀8为常闭电磁阀；第2电磁阀5为常开电磁阀；第3电磁阀10为常闭电磁阀。
基于上述激光熔化成形保护循环除尘系统，其除尘方法，包括以下步骤：
步骤1，控制器控制第1电磁阀8打开、第2电磁阀5和第3电磁阀10关闭；
当第1电磁阀8为常闭电磁阀、第2电磁阀5为常开电磁阀、第3电磁阀10为常闭电磁阀时，控制第1电磁阀8打开是指：对第1电磁阀8通电；控制第2电磁阀5关闭是指：对第2电磁阀5通电；控制第3电磁阀10关闭是指：控制第3电磁阀断电。
步骤2，控制器启动风机7运行5～20秒，在风机7的作用下，下腔体2内的气体通过第1输气管路3被吸入到上腔体1，上腔体1内的气体又被吸入到第2输气管路4，最终通过第2输气管路4上的第1电磁阀8被排放到外界大气中，使上腔体1和下腔体2的内部气压处于-20KPa到0KPa的微负压范围内；
步骤3，然后，控制器停止运行风机7，并控制第1电磁阀8关闭，第2电磁阀5继续处于关闭状态，并打开第3电磁阀10，以5-15L/min的流速，通过保护气管路9向上腔体1内通入保护气，保护气通入时间为5-60秒，在结束通入保护气后，停留3～30s，使上腔体1的内部气压达到常压状态；
由于现有的3D打印机在进行激光熔化成形时，所处环境为空气，因此，熔体存在瞬间氧化的现象，而本发明中，通过向上腔体通入保护气，保证上腔体为低氧状态，从而可避免熔体瞬间氧化的现象，提高激光熔化成形率。具体的，本发明所通入的保护气，只要为非氧的不活泼气体即可，包括但不限于氮气、CO2或氩气等。
步骤4，重复步骤1-步骤3，重复次数为1～5次，直到上腔体1所安装的氧气表所显示的氧含量在预定范围内时，结束执行步骤1-步骤3，从而完成腔内气体初步净化过程；
实际应用中，氧含量的预定范围为：质量含量为0.001％～0.8％，即可避免熔体瞬间氧化。
步骤5，然后，控制器控制第1电磁阀8、第2电磁阀5和第3电磁阀10均处于关闭状态，控制器启动风机7，上腔体1为激光熔化成形腔体，上腔体1内的激光熔化成形器件开始进行零件成形的工艺；
在风机7的作用下，使下腔体2、第1输气管路3、上腔体1和第2输气管路4形成内循环，因此，上腔体1进行零件成形时产生的烟尘，通过气流带动，能够及时被吸入到粉尘过滤器6中，并通过粉尘过滤器6过滤掉零件成形所产生的烟尘；
步骤6，在上腔体1内进行零件成形的过程中，由于上腔体气密性等限制，必然会存在部分空气渗入到上腔体而导致上腔体氧含量上升的问题，因此，控制器通过氧气表上传的数据，能够实时检测到上腔体1的腔内氧含量值，并实时判断上腔体1的腔内氧含量值是否低于预设极大值，即0.8％质量含量，如果低于，则打开第3电磁阀10，以5-15L/min的流速，通过保护气管路9向上腔体1内通入保护气，直到上腔体1的腔内氧含量值低于预设极大值，从而实时保证上腔体1的腔内氧含量处于预设定的安全范围内。
综上所述，本发明提供的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统及除尘方法，具有以下优点：
(1)在整个激光熔化成形过程中，在风机的作用，可及时将激光作用于金属粉末所产生的烟雾状微尘吸入到粉尘过滤器中，并通过粉尘过滤器及时过滤掉零件成形所产生的烟尘，防止烟雾状微尘对后续成形质量的影响，提高了成形率；
(2)在整个激光熔化成形过程中，通过对气流流向的设计，可防止烟尘上升至位于扫描区域正上方的激光保护镜附近，进而防止烟尘对激光能量的遮挡，保证成形质量；
(3)在整个激光熔化成形过程中，通过对气流流向的设计，可防止烟尘进入到运动滑台腔内的滑台导轨，从而防止烟尘污染运动滑台腔内的滑动运动部件，提高滑动运动部件的使用寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘方法，其特征在于，应用于具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统中，具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统包括上腔体(1)和下腔体(2)；所述上腔体(1)为激光熔化成形腔体，所述上腔体(1)与所述下腔体(2)之间相互连通；
另外，所述下腔体(2)的排气口通过第1输气管路(3)连通到所述上腔体(1)的进气口；从所述上腔体(1)的进气口引出三个引风道，分别为第1引风道、第2引风道和第3引风道；所述第1引风道与扫描区域除尘子系统连通；所述第2引风道与激光保护镜除尘子系统连通；所述第3引风道与运动滑台腔除尘子系统连通；所述上腔体(1)的排气口通过第2输气管路(4)连通到所述下腔体(2)的进气口，在所述第2输气管路(4)上，按从上腔体(1)排气口到下腔体(2)进气口的方向，依次串联有粉尘过滤器(6)和风机(7)；
具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘方法包括以下步骤：
步骤1，控制器启动风机(7)，上腔体(1)为激光熔化成形腔体，上腔体(1)内的激光熔化成形器件开始进行零件成形的工艺；
步骤2，在风机(7)的作用下，使下腔体(2)、第1输气管路(3)、上腔体(1)和第2输气管路(4)形成内循环，并同时发生以下三种除尘过程：
第一种，扫描区域除尘过程，即：在扫描区域工作平面的前后两侧分别设置出气嘴(11)和入气嘴(12)，并且，所述出气嘴(11)的上扬角度为0°～15°，所述入气嘴(12)的下倾角对应为5°～20°；在水平高度上，所述出气嘴(11)比所述入气嘴(12)低10～50mm；
因此，在激光扫描过程中，粉末中的元素产生升华，由于激光的热作用产生暖气流，烟尘被带动上升，从出气嘴(11)流出的气流与上升暖气流推力的矢量和在一定的跨度内会推送烟尘到达一定的高度，在该高度位置设置入气嘴(12)，进而吸入烟尘；入气嘴(12)再将吸入的烟尘通过上腔体(1)的排气口排入到粉尘过滤器(6)；通过粉尘过滤器(6)过滤掉零件成形所产生的烟尘；
第二种，激光保护镜除尘过程，即：在激光保护镜的外围套设空心圆环状的保护风道(13)，保护风道(13)的内部腔体与第1输气管路(3)连通，在保护风道(13)的壁面开设有若干个与所述保护风道(13)内部腔体连通的通气孔(14)；
因此，在激光扫描过程中，当激光扫描区域的烟尘上升到靠近激光保护镜时，通过通气孔(14)向下吹走上升的烟尘，进而防止激光保护镜被烟尘污染；
第三种，运动滑台腔除尘过程，即：左滑台内腔的腔体和右滑台内腔的腔体均与第1输气管路(3)连通；在左滑台的壁面开设有与所述左滑台内腔的腔体连通的左运动滑台排气孔(15)，并且，所述左运动滑台排气孔(15)开设在与导轨滑块相接触的一面；在右滑台的壁面开设有与所述右滑台内腔的腔体连通的右运动滑台排气孔(16)，并且，所述右运动滑台排气孔(16)开设在与导轨滑块相接触的一面；
因此，在激光扫描过程中，从第1输气管路(3)引出两路气流，分别从侧面吹入左滑台的腔体和右滑台的腔体，形成气幕，并且，气流由设置在导轨滑块与粉刮刀座连接运动的运动滑台排气孔排出，通过微正压而排斥金属粉尘以及扫描烟尘进入滑台导轨处，进而防止滑台导轨被污染。
2.根据权利要求1所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘方法，其特征在于，所述扫描区域除尘子系统包括：出气嘴(11)和入气嘴(12)；所述出气嘴(11)和所述入气嘴(12)分别设置在扫描区域工作平面的前后两侧，并且，所述出气嘴(11)的上扬角度为0°～15°，所述入气嘴(12)的下倾角对应为5°～20°；在水平高度上，所述出气嘴(11)比所述入气嘴(12)低10～50mm；所述出气嘴(11)的进气端与所述第1引风道的出气端连通；所述入气嘴(12)的排气端与所述上腔体(1)的排气口连通。
3.根据权利要求2所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘方法，其特征在于，所述出气嘴(11)和所述入气嘴(12)的宽度与扫描区域工作平面的宽度相同。
4.根据权利要求1所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘方法，其特征在于，所述激光保护镜除尘子系统包括保护风道(13)，所述保护风道(13)为空心圆环状，套在激光保护镜的外围；并且，所述保护风道(13)的一端面为进气端，使所述保护风道(13)的内部腔体与第2引风道的出气端连通；所述保护风道(13)的另一端面为盲端；在所述保护风道(13)的壁面开设有若干个与所述保护风道(13)内部腔体连通的通气孔(14)，通过所述通气孔(14)，吹走向激光保护镜方向流动的烟尘。
5.根据权利要求4所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘方法，其特征在于，所述通气孔(14)为狭长类矩形细缝孔，矩形宽度为8～20mm，高度2～5mm；所述通气孔(14)开设在圆环形保护风道截面的圆靠内侧的四分之一圆一侧，并且，所述通气孔(14)与保护风道截面圆圆心连线与水平直径的夹角范围为20°～70°。
6.根据权利要求1所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘方法，其特征在于，所述运动滑台腔除尘子系统包括左运动滑台排气孔(15)和右运动滑台排气孔(16)；
左滑台内腔的腔体和右滑台内腔的腔体均与所述第3引风道的排气口连通；在左滑台的壁面开设有与所述左滑台内腔的腔体连通的所述左运动滑台排气孔(15)，并且，所述左运动滑台排气孔(15)开设在与导轨滑块相接触的一面；在右滑台的壁面开设有与所述右滑台内腔的腔体连通的所述右运动滑台排气孔(16)，并且，所述右运动滑台排气孔(16)开设在与导轨滑块相接触的一面。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103272444A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-09-04 | 华南理工大学 | 一种密封型成型室的气体循环净化装置 |
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Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| EP2774703A1 (en) * | 2013-03-04 | 2014-09-10 | SLM Solutions GmbH | Apparatus for producing work pieces under elevated pressure |
| CN103272444A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-09-04 | 华南理工大学 | 一种密封型成型室的气体循环净化装置 |
| CN104353832A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-02-18 | 华南理工大学 | 一种金属3d打印机密封舱气氛除氧及循环净化方法及设备 |
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