CN106041077A - 激光快速成形保护气体进气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光快速成形保护气体进气装置，属于激光快速成形进气系统技术领域，提供了一种结构简单，使用方便，能够有效调节进气量，提高了保护气进气效率的激光快速成形保护气体进气装置，所采用的技术方案为成型腔的腔壁上设置有多个进气口，进气口通过进气通道与进气总管相连接，进气总管上设置有调节阀，调节阀与主控系统相连接；本发明广泛用于激光快速成形过程中向成型腔内充入保护气体。

Description

激光快速成形保护气体进气装置
技术领域
本发明涉及一种激光快速成形保护气体进气装置，属于激光快速成形进气系统技术领域。
背景技术
3D 打印技术（激光快速成形）是利用激光、CAX、自动控制等技术，直接采用“堆积”制成三维立体模型的一种新型加工工艺。由于加工过程省去了开模、削切等中间流程，3D打印技术在小批量、结构复杂的实体加工方面具有得天独厚的优势。3D 打印技术可以缩短加工周期70%以上、节省材料90%以上、降低制造费用50%以上，被誉为全球制造技术的一场革命。
目前典型的3D 打印成形方法有：选择性激光烧结（SLS）、选择性激光熔化（SLM）、光固化立体成形（SLA）、熔融沉积制造（FDM）等。SLS和SLM成形过程相似，首先将一层很薄的原料粉未铺在工作台上，接着在电脑控制下，激光束通过扫描器以一定的速度和能量密度，按分层面的二维数据扫描。激光扫描过的粉末就烧结（熔化）成一定厚度的实体片层。一层扫描完毕，随后对下一层进行扫描，如此反复，直至扫描完所有层面，即可获得成形制品。
SLS和SLM成形过程中，由于有些金属粉末或者非金属粉末容易氧化，需要在成形过程中不断通入保护气体，避免成形件发生氧化。目前SLS和SLM成形时，保护气体进气装置仍存在以下问题：①进气通道单一，成型腔充气效率低。保护气体进气装置往往采用一个进气通道，因此在向成型腔充气过程中，效率较低。②气流不均匀。进气管道往往存在转角，当气体通过该转角时，容易形成气流死区，从而引起气流不均。③难以控制气体流量及流动方向。在成形过程中，当成型腔内保护气分布不均时，进气装置无法自动调整气体流量及流动方向，因此对成形件质量产生一定影响。
发明内容
为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种结构简单，使用方便，能够有效调节进气量，提高了保护气进气效率的激光快速成形保护气体进气装置。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为激光快速成形保护气体进气装置，包括：成型腔，所述成型腔的腔壁上设置有多个进气口，所述进气口通过进气通道与进气总管相连接，所述进气总管上设置有调节阀，所述调节阀与主控系统相连接。
优选的，所述进气口上设置有进气百叶装置，所述进气百叶装置上设置有出气罩，所述出气罩上设置有多个通孔。
优选的，所述进气百叶装置主要由百叶框架、百叶片和百叶转动电机构成，所述百叶框架安装在成型腔的腔壁上，所述百叶片通过转轴均匀安装在百叶框架内，所述百叶片通过连杆相连接，所述转轴延伸至百叶框架外部，且端部设置有齿轮机构，所述齿轮机构上连接有百叶转动电机，所述成型腔的腔壁上设置有氧气传感器，所述百叶转动电机和氧气传感器均与主控系统相连接。
优选的，所述进气通道的转角位置设置成圆弧螺旋结构。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明采用两个或多个进气口进行充气，增加了充气效率。进气通道转角位置设计成圆弧螺旋结构，减小了转角对气流的阻碍作用，消除了气体经过转角时产生的气流死区，使气体流动更加均匀。在进气通道出口安装可自动调节方向的百叶，用于调整气流方向及气体流量。在百叶前面安装出气罩，该出气罩为网状结构，表面加工成圆形小孔，增加了气体进入型腔的均匀性。该装置有效提高了保护气进气效率，实现了自动调节进气量及进气方向，增加了保护气流动均匀性，从而提高了成形件质量，对激光快速成形技术的发展具有重要意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的后视图。
图3为本发明中进气通道的结构示意图。
图4为本发明中进气百叶装置的结构示意图。
图5为本发明中出气罩的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，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。
如图1至图5所示，激光快速成形保护气体进气装置，包括：进气通道3、氧气传感器16、进气百叶装置7、出气罩8和主控系统6。其中进气百叶装置7通过螺栓安装在成型腔1的腔壁进气口2上，进气百叶装置7上安装出气罩8，出气罩8上设置有多个通孔9。出气罩8材质采用耐高温树脂、不锈钢、铝合金材质。出气罩8为网状结构。出气罩8固定在百叶框架上。氧气传感器16安装在成型腔1不同位置，用于测量成型腔1不同位置氧气含量，并将氧气含量信息反馈给主控系统6。主控系统6从而控制进气百叶装置7调节气流方向及流量，从而实现快速将氧气排出。
其中，进气通道3的材质可选塑料，树脂，铝合金，钢等材料。进气通道3由两个或者多个分通道组成，一端连接进气总管，主要用于与氩气、氮气等保护气瓶连接，另一端分通道主要与成型腔的进气口相连接，保护气首先进入主通道，随后经过分通道进入成型腔。进气总管横截面为圆形，内部安装气流调节阀5，调节阀5与电机相连，电机驱动调节阀转动，调节进气总管内气体流量及气流方向。靠近成型腔内基板位置的进气口横截面为长方形，其余进气通道截面为圆形。进气通道在转角位置设计成圆弧螺旋结构，减小转角对气流的阻碍作用，消除了气体经过转角时产生的气流死区，使气体流动更加均匀。
进气百叶装置7主要由百叶框架10、百叶片11和百叶转动电机12构成，进气百叶装置7的材质采用塑料、树脂、铝合金等材料。百叶片11的上下两端加工成两个凸出的圆柱形转轴13，百叶片11通过转轴13安装在百叶框架11内，连杆14将百叶片11连接在一起，每个百叶片11和连杆14之间可以转动，这样百叶转动电机12通过齿轮机构15能够驱动百叶片11进行转动，百叶片的转动角度为180°。
本发明中氧气传感器16、调节阀5、百叶转动电机12均与主控系统6相连。根据氧气传感器16反馈的信息，通过主控系统6调节进气总管的调节阀5，百叶片11方向，从而实现对保护气流量及流动方向的控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。

Claims (4)

1.激光快速成形保护气体进气装置，包括：成型腔，其特征在于：所述成型腔的腔壁上设置有多个进气口，所述进气口通过进气通道与进气总管相连接，所述进气总管上设置有调节阀，所述调节阀与主控系统相连接。
2.根据权利要求1所述的激光快速成形保护气体进气装置，其特征在于：所述进气口上设置有进气百叶装置，所述进气百叶装置上设置有出气罩，所述出气罩上设置有多个通孔。
3.根据权利要求2所述的激光快速成形保护气体进气装置，其特征在于：所述进气百叶装置主要由百叶框架、百叶片和百叶转动电机构成，所述百叶框架安装在成型腔的腔壁上，所述百叶片通过转轴均匀安装在百叶框架内，所述百叶片通过连杆相连接，所述转轴延伸至百叶框架外部，且端部设置有齿轮机构，所述齿轮机构上连接有百叶转动电机，所述成型腔的腔壁上设置有氧气传感器，所述百叶转动电机和氧气传感器均与主控系统相连接。
4.根据权利要求1所述的激光快速成形保护气体进气装置，其特征在于：所述进气通道的转角位置设置成圆弧螺旋结构。
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