CN105921747B - 用于3d打印设备成形气氛的气体循环净化装置 - Google Patents

用于3d打印设备成形气氛的气体循环净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于3D打印设备成形气氛的气体循环净化装置，包括气体循环主管道(5)，气体循环主管道(5)上按气体流动方向顺次连通有旋风式颗粒分离器(15)、滤芯组、循环风机(10)及主管道阀门(8)，所述气体循环主管道(5)还连通有氧气净化柱(6)，氧气净化柱(6)的进气端连通在(10)和主管道阀门(8)之间，所述氧气净化柱(6)的出气端连通在主管道阀门(8)的出口端。本发明结构紧凑合理，装卸方便，可很好的对气体进行过滤和净化，净化效果好，并且可降低气体中的含氧量，保证3D打印的成形效果，提高了3D打印产品的质量。

Description

用于3D打印设备成形气氛的气体循环净化装置
技术领域
本发明涉及一种气体净化装置，属气体过滤净化领域，更具体的说是涉及一种用于3D打印设备成形气氛的气体循环净化装置。
背景技术
选择性激光熔化(Selective Laser Melting，SLM)是金属件直接成型的一种3D打印技术，是快速成型技术的最新发展成果。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模型直接成形具有特定几何形状的零件，成形过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合，该技术特别适用于传统机加工手段无法制造的复杂形状/结构的属零件。SLM技术具有以下优点：
1)能直接制造终端金属零件产品；
2)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；
3)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(达0.1mm)以及好的表面粗糙度(Ra20～40μm)；
4)由于激光光斑直径很小，因此金属熔池的激光能量密度很高，使得用单一成分的金属粉末来制造零件成为可能，而且可供选用的金属粉末种类也大大拓展；
5)适合各种复杂形状的工件，尤其适合内部具有复杂异型结构(如空腔、三维网格)、用传统方法无法制造的复杂工件；
应用SLM技术的3D打印设备在零件打印过程中，激光照射金属粉末层，生成金属熔池这一过程需要在低氧含量气氛环境中进行，故需要源源地向金属熔化界面输送惰性保护气体(氮气、氩气)，惰性气体经过金属熔池后，会带走金属熔化、凝固过程中生成的氧化物颗粒与部分金属颗粒，进入循环风路。这些惰性气体中的杂质(氧化物颗粒与金属颗粒)需要被过滤掉并收集起来，否则会导致3D打印零件的失败。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种3D打印设备成形气氛的气体循环净化装置，解决了以往3D打印设备内成形气氛含有大量杂质、颗粒物而影响3D打印成功率的技术难题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
用于3D打印设备成形气氛的气体循环净化装置，包括气体循环主管道，气体循环主管道上按气体流动方向顺次连通有旋风式颗粒分离器、滤芯组、循环风机及主管道阀门，所述气体循环主管道还连通有氧气净化柱，氧气净化柱的进气端连通在循环风机和主管道阀门之间，所述氧气净化柱的出气端连通在主管道阀门的出口端。
进一步的，所述滤芯组包括按气体流动方向顺次连通的粗滤滤芯和精滤滤芯。
进一步的，该气体循环净化装置还包括差压传感器，差压传感器的两端通过差压传感器管道连通滤芯组两端的主管道。
进一步的，所述差压传感器还连接有控制器，控制器连接有报警系统。
进一步的，所述氧气净化柱的进气端设置有入口阀门，所述氧气净化柱的出气端设置有出口阀门。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构紧凑合理，装卸方便，可很好的对气体进行过滤和净化，净化效果好，并且可降低气体中的含氧量，保证3D打印的成形效果，提高了3D打印产品的质量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的结构示意图；图中箭头方向表示气体流动方向。
图中的标号分别表示为：1、成形缸；2、成形缸运动部件；3、成形室；4、激光组件；5、气体循环主管道；6、氧气净化柱；7、出口阀门；8、主管道阀门；9、入口阀门；10、循环风机；11、差压传感器管道；12、精滤滤芯；13、差压传感器；14、粗滤滤芯；15、旋风式颗粒分离器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1
如图1所示，用于3D打印设备成形气氛的气体循环净化装置，包括气体循环主管道5，气体循环主管道5上按气体流动方向顺次连通有旋风式颗粒分离器15、滤芯组、循环风机10及主管道阀门8，所述气体循环主管道5还连通有氧气净化柱6，氧气净化柱6的进气端连通在10和主管道阀门8之间，所述氧气净化柱6的出气端连通在主管道阀门8的出口端。
本实施例中，3D打印设备主要包括成形缸1和成形室3，成形缸1内设置成形缸运动部件2，成形室3上端设置激光组件4，气体循环主管道5的两端均连通成形室3，成形室3内填充有氮气、氩气等惰性气体。
本实施例中，预先开启主管道阀门8，成形室3内的惰性气体依次通过旋风式颗粒分离器15、滤芯组、循环风机10及主管道阀门8后再次循环回到成形室3。当惰性气体经过旋风式颗粒分离器15时，通过旋风式颗粒分离器15将惰性气体中含有的较大直径的氧化物颗粒、部分金属颗粒分离收集，然后惰性气体再次通过滤芯组过滤掉直径较小和微小的氧化物颗粒、部分金属颗粒及粉尘，然后在循环风机10作用下回到成形室3，完成惰性气体的净化过滤。
本实施例在对气体进行过滤净化的同时，还可以降低惰性气体内的含氧量。当惰性气体在循环过程中，可关闭主管道阀门8，则惰性气体循环到循环风机10后则直接进入到氧气净化柱6，通过氧气净化柱6净化惰性气体内混杂的氧气，降低惰性气体的含氧量，当含氧量降低则开启主管道阀门8，惰性气体则直接送入成形室3。
本实施例通过成形室3连通，可以循环净化过滤成形室3内的惰性气体，降低气体中因加工产品而出现的氧化物颗粒、金属颗粒及粉尘，并且分级依次分离过滤，净化效果好，保证了成形室3内成形气氛处于最佳，净化效果好，且可通过氧气净化柱6降低气体中的含氧量，保证了3D打印的成形效果，提高了3D打印产品的质量，并且提高了3D打印的成功率。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上优化了滤芯组，具体为：所述滤芯组包括按气体流动方向顺次连通的粗滤滤芯14和精滤滤芯12。
本实施例粗滤滤芯14先对气体内较大直径的颗粒物杂质进行过滤，再通过精滤滤芯12过滤掉气体内的微小颗粒物和粉尘，达到彻底过滤的目的，提高了过滤效率。
实施例3
本实施例在实施例1或实施例2的基础上增加了以下结构：该气体循环净化装置还包括差压传感器13，差压传感器13的两端通过差压传感器管道11连通滤芯组两端的气体循环主管道5。
本实施例为了保证气体的正常流向，并且随时掌控滤芯组内滤芯的饱和度，因此加入了差压传感器13，从而通过差压传感器13检测滤芯组两端压强，从而通过压力差值来判断滤芯饱和情况，从而及时更换内部滤芯，保证气体的正常循环和过滤过滤效果。
实施例4
本实施例在实施例1-实施例3的基础上增加了以下结构：所述差压传感器13还连接有控制器，控制器连接有报警系统。
本实施例的控制器可以通过判断差压传感器13的压力差值来控制报警系统，通过报警系统报警提醒工作人员，从而及时更换已经饱和的滤芯，保证正常的过滤，极为方便。
实施例5
本实施例在上述任一实施例的基础上增加了以下结构：所述氧气净化柱6的进气端设置有入口阀门9，所述氧气净化柱6的出气端设置有出口阀门7。
本实施例为了增加氧气净化柱6的使用灵活性，加入入口阀门9和出口阀门7，从而可以控制进入和输出氧气净化柱6的气体流量，保证进入氧气净化柱6的气体达到氧气净化柱6的净化最大值，提高净化效率，降低能耗，并且可以根据气体内含氧情况选择是否流入氧气净化柱6进行氧气净化，使用灵活。
如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.用于3D打印设备成形气氛的气体循环净化装置，其特征在于：包括气体循环主管道（5），气体循环主管道（5）上按气体流动方向顺次连通有旋风式颗粒分离器（15）、滤芯组、循环风机（10）及主管道阀门（8），所述气体循环主管道（5）还连通有氧气净化柱（6），氧气净化柱（6）的进气端连通在（10）和主管道阀门（8）之间，所述氧气净化柱（6）的出气端连通在主管道阀门（8）的出口端; 该气体循环净化装置还包括差压传感器（13），差压传感器（13）的两端通过差压传感器管道（11）连通滤芯组两端的气体循环主管道（5）; 所述差压传感器（13）还连接有控制器，控制器连接有报警系统。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印设备成形气氛的气体循环净化装置，其特征在于：所述滤芯组包括按气体流动方向顺次连通的粗滤滤芯（14）和精滤滤芯（12）。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印设备成形气氛的气体循环净化装置，其特征在于：所述氧气净化柱（6）的进气端设置有入口阀门（9），所述氧气净化柱（6）的出气端设置有出口阀门（7）。
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