CN106041082A - 一种用于金属激光增材制造的模块化箱体 - Google Patents
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Abstract
一种用于金属激光增材制造的模块化箱体,包括刚性箱体及柔性箱体,在刚性箱体的一面箱壁上开设有一处预留孔,柔性箱体的箱口通过预留孔与刚性箱体密封连通,在预留孔外侧的刚性箱体上设置有密封隔离板;在刚性箱体的箱壁上设置有抽气口及充气口,在刚性箱体内部安装有激光增材制造设备;抽气口外接有真空泵,在抽气口与真空泵之间的气路上加装有第一阀门;充气口外接有惰性气体气源,在充气口与惰性气体气源之间的气路上加装有第二阀门;刚性箱体外接有惰性气体自循环净化系统,包括氧分析仪、风机、除氧器、除尘器及冷却器,风机进气端通过氧分析仪与刚性箱体内部密封连通,风机出气端依次通过除氧器、除尘器及冷却器与刚性箱体内部密封连通。
Description
技术领域
本发明属于激光增材制造技术领域,特别是涉及一种用于金属激光增材制造的模块化箱体。
背景技术
激光增材制造技术(Laser Additive Manufacturing,简称LAM,俗称3D打印技术),是以合金粉末为原料,通过高功率激光对合金粉末进行原位熔化,并使熔融状态的合金粉末快速凝固并逐级沉积来制造实体零件。
激光增材制造技术的原理为:首先利用计算机三维软件设计出零件的三维模型,然后在计算机中对三维模型进行分层切片处理,使三维模型离散化为一系列的二维层面,最后利用激光进行逐层扫描并逐层添加合金粉末,最终将三维模型零件转换成实体零件。
从复杂形状的零件制造来看,激光增材制造技术与传统制造技术相比具有无法比拟的优点,其可实现近净成形,更加节约材料,无需模具和专用夹具,生产周期短且效率高,所制造的零件具有优异的力学性能,因此,在航空航天领域内,被越来越频繁的用于钛合金零件的快速制造。
对于钛合金,其具有比强度高、耐腐蚀性号、耐热性高及生物活性良好等特点,近年来已被广泛应用与航空航天领域,特别是利用激光增材制造技术来生产钛合金零件。在钛合金零件制造过程中,由于钛合金粉末在熔融状态下具有高氧化和氮化倾向,因此必须进行有效的防氧化保护,而防氧化保护又是保证钛合金零件性能的关键。
为了改善钛合金零件在制造过程中的沉积效果,以提高沉积质量,所采用的防氧化保护手段通常体现为一个密闭气氛保护箱体,在密闭气氛保护箱体内充满有惰性气体,而钛合金零件被放置于密闭气氛保护箱体内。
为了满足钛合金零件制造过程中的气氛保护环境要求,首先利用真空泵对密闭气氛保护箱体内部进行抽真空操作,然后再向密闭气氛保护箱体内充入惰性气体,且抽真空过程和充入惰性气体过程需要往复进行多次,直到密闭气氛保护箱体内的气氛保护环境达到要求,之后方可开始钛合金零件的制造过程。
但是,采用现有的密闭气氛保护箱体后,仅单次抽真空过程就需要花费大量的抽气时间,而且在之后的抽真空过程中,更需要将整箱的惰性气体完全抽排掉,在经过了多次的抽气和充气过程后,惰性气体的消耗量是非常之高的,这显著了增加钛合金零件的制造成本。再有,现有的密闭气氛保护箱体受到自身尺寸的限制,对于已经超过其适用尺寸范围的钛合金零件将无能为力,只能被迫更换具有更大尺寸的密闭气氛保护箱体,这直接导致了设备成本的增加。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供一种用于金属激光增材制造的模块化箱体,能够显著降低惰性气体的消耗量,同时显著缩短抽气时间,零件制造尺寸的适用范围更大,有效节省零件制造成本和设备成本。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种用于金属激光增材制造的模块化箱体,包括刚性箱体及柔性箱体,在所述刚性箱体的一面箱壁上开设有一处预留孔,柔性箱体的箱口通过预留孔与刚性箱体密封连通,在预留孔外侧的刚性箱体上设置有密封隔离板;在所述刚性箱体的箱壁上设置有抽气口及充气口,在刚性箱体内部安装有激光增材制造设备。
所述抽气口外接有真空泵,在抽气口与真空泵之间的气路上加装有第一阀门;所述充气口外接有惰性气体气源,在充气口与惰性气体气源之间的气路上加装有第二阀门。
所述刚性箱体外接有惰性气体自循环净化系统,惰性气体自循环净化系统包括氧分析仪、风机、除氧器、除尘器及冷却器,所述风机的进气端通过氧分析仪与刚性箱体内部密封连通,风机的出气端依次通过除氧器、除尘器及冷却器与刚性箱体内部密封连通。
本发明的有益效果:
本发明与现有技术相比,能够显著降低惰性气体的消耗量,同时显著缩短抽气时间,零件制造尺寸的适用范围更大,有效节省零件制造成本和设备成本。
附图说明
图1为本发明的一种用于金属激光增材制造的模块化箱体(抽气完成时)结构原理图;
图2为本发明的一种用于金属激光增材制造的模块化箱体(气氛保护环境要求下充气完成时)结构原理图;
图3为本发明的一种用于金属激光增材制造的模块化箱体(气氛保护环境要求下充气完成至空间扩展状态时)结构原理图;
图中,1—刚性箱体,2—柔性箱体,3—预留孔,4—密封隔离板,5—抽气口,6—充气口,7—激光增材制造设备,8—真空泵,9—第一阀门,10—惰性气体气源,11—第二阀门,12—氧分析仪,13—风机,14—除氧器,15—除尘器,16—冷却器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1、2、3所示,一种用于金属激光增材制造的模块化箱体,包括刚性箱体1及柔性箱体2,在所述刚性箱体1的一面箱壁上开设有一处预留孔3,柔性箱体2的箱口通过预留孔3与刚性箱体1密封连通,在预留孔3外侧的刚性箱体1上设置有密封隔离板4;在所述刚性箱体1的箱壁上设置有抽气口5及充气口6,在刚性箱体1内部安装有激光增材制造设备7。
所述抽气口5外接有真空泵8,在抽气口5与真空泵8之间的气路上加装有第一阀门9;所述充气口6外接有惰性气体气源10,在充气口6与惰性气体气源10之间的气路上加装有第二阀门11。
所述刚性箱体1外接有惰性气体自循环净化系统,惰性气体自循环净化系统包括氧分析仪12、风机13、除氧器14、除尘器15及冷却器16,所述风机13的进气端通过氧分析仪12与刚性箱体1内部密封连通,风机13的出气端依次通过除氧器14、除尘器15及冷却器16与刚性箱体1内部密封连通。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程:
本实施例中的激光增材制造设备7由激光器、送粉器、同轴送粉喷嘴、三维运动平台及控制系统组成,激光器安装在三维运动平台的横梁上。
在钛合金零件制造前,首先将密封隔离板4卸下,开启第一阀门9,关闭第二阀门11,启动真空泵8,对刚性箱体1内部进行抽真空操作,直到第一次抽真空操作结束,而柔性箱体2在外界大气压力下,会在刚性箱体1内部完全膨胀开来,而刚性箱体1内部的大部分空间会被膨胀的柔性箱体2占据,所剩下的空间只剩一小部分,此时将密封隔离板4重新装回,通过密封隔离板4将柔性箱体2内部与外界密封隔离开。
接下来,关闭第一阀门9,开启第二阀门11,通过惰性气体气源10向刚性箱体1内充入惰性气体,只需将刚性箱体1内部剩余空间充满即可,同时通过氧分析仪12检测一下氧含量,如果未达标,重复抽真空及充气过程,直到氧含量达标为止。
当氧含量达标后,将密封隔离板4再次卸下,然后继续向刚性箱体1内充入惰性气体,在充气过程中,刚性箱体1内部气压会与外界气压逐渐平衡,柔性箱体2会逐渐瘪缩下去,直到惰性气体将刚性箱体1全部充满后,柔性箱体2完全瘪缩,此时再将密封隔离板4重新装回。
再有,如果当钛合金零件的尺寸已经超出了刚性箱体1的适用尺寸范围后,且惰性气体将刚性箱体1全部充满后仍要继续充气,直到柔性箱体2由完全瘪缩到再次膨胀,而这次的膨胀位置处于刚性箱体1外部,通过柔性箱体2向外膨胀实现了箱体空间尺寸的扩展,进而扩展了零件制造尺寸的适用范围。
启动惰性气体自循环净化系统,使气氛保护环境始终处于要求范围内,启动激光增材制造设备7,即开始钛合金零件的制造过程。
当采用本发明的模块化箱体后,由于膨胀的柔性箱体2占据了刚性箱体1内部的大部分空间,所剩下的空间只剩一小部分,而在氧含量达标前,每次充入的惰性气体只需充满刚性箱体1剩余的小部分空间即可,且每次抽排掉的惰性气体仅是这小部分空间内的,与传统的密闭气氛保护箱体相比,能够节省下大量的惰性气体,有效避免了惰性气体的浪费,同时,由于每次只需抽排掉这小部分空间的惰性气体,进而显著缩短了抽气时间。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围,凡未脱离本发明所为的等效实施或变更,均包含于本案的专利范围中。
Claims (3)
1.一种用于金属激光增材制造的模块化箱体,其特征在于:包括刚性箱体及柔性箱体,在所述刚性箱体的一面箱壁上开设有一处预留孔,柔性箱体的箱口通过预留孔与刚性箱体密封连通,在预留孔外侧的刚性箱体上设置有密封隔离板;在所述刚性箱体的箱壁上设置有抽气口及充气口,在刚性箱体内部安装有激光增材制造设备。
2.根据权利要求1所述的一种用于金属激光增材制造的模块化箱体,其特征在于:所述抽气口外接有真空泵,在抽气口与真空泵之间的气路上加装有第一阀门;所述充气口外接有惰性气体气源,在充气口与惰性气体气源之间的气路上加装有第二阀门。
3.根据权利要求1所述的一种用于金属激光增材制造的模块化箱体,其特征在于:所述刚性箱体外接有惰性气体自循环净化系统,惰性气体自循环净化系统包括氧分析仪、风机、除氧器、除尘器及冷却器,所述风机的进气端通过氧分析仪与刚性箱体内部密封连通,风机的出气端依次通过除氧器、除尘器及冷却器与刚性箱体内部密封连通。
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---|---|
CN (1) | CN106041082B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106738911A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-31 | 深圳市贝优通新能源技术开发有限公司 | 一种具有无氧打印环境的3d打印机 |
CN106956076A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-07-18 | 广舜检测技术(上海)有限公司 | 一种氦气环境下的锂离子电池焊接系统 |
CN107254573A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-10-17 | 沈阳航空航天大学 | 用于感应加热局部热处理的气氛控制装置及方法 |
CN107695349A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-02-16 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 用于3d打印的惰性气体动态平衡系统以及平衡方法 |
CN108115129A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 中国兵器装备研究院 | 一种带热处理仓的3d打印室 |
CN111036903A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-21 | 中国兵器装备研究院 | 气氛环境准备系统、增材制造设备及气氛环境准备方法 |
US11511490B2 (en) | 2018-03-14 | 2022-11-29 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Changing the gas content of a device |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08218174A (ja) * | 1995-02-10 | 1996-08-27 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置 |
DE102006014844A1 (de) * | 2005-03-31 | 2006-11-16 | 3D Systems, Inc., Valencia | Pneumatisches Pulvertransportsystem |
CN101637710A (zh) * | 2009-08-18 | 2010-02-03 | 北京航空航天大学 | 柔性气囊式可控气氛装置 |
CN105659769B (zh) * | 2009-08-18 | 2012-04-18 | 北京航空航天大学 | 一种用于钛合金零件激光快速成形的可控气氛保护装置 |
CN103071796A (zh) * | 2013-01-23 | 2013-05-01 | 西安铂力特激光成形技术有限公司 | 选择性激光熔化slm气氛保护系统 |
CN105345000A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-24 | 北京隆源自动成型系统有限公司 | 一种选区激光熔化成型设备及其容积可调节成型室 |
CN205851876U (zh) * | 2016-07-27 | 2017-01-04 | 沈阳航空航天大学 | 一种用于金属激光增材制造的模块化箱体 |
-
2016
- 2016-07-27 CN CN201610594603.8A patent/CN106041082B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08218174A (ja) * | 1995-02-10 | 1996-08-27 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置 |
DE102006014844A1 (de) * | 2005-03-31 | 2006-11-16 | 3D Systems, Inc., Valencia | Pneumatisches Pulvertransportsystem |
CN101637710A (zh) * | 2009-08-18 | 2010-02-03 | 北京航空航天大学 | 柔性气囊式可控气氛装置 |
CN105659769B (zh) * | 2009-08-18 | 2012-04-18 | 北京航空航天大学 | 一种用于钛合金零件激光快速成形的可控气氛保护装置 |
CN103071796A (zh) * | 2013-01-23 | 2013-05-01 | 西安铂力特激光成形技术有限公司 | 选择性激光熔化slm气氛保护系统 |
CN105345000A (zh) * | 2015-11-26 | 2016-02-24 | 北京隆源自动成型系统有限公司 | 一种选区激光熔化成型设备及其容积可调节成型室 |
CN205851876U (zh) * | 2016-07-27 | 2017-01-04 | 沈阳航空航天大学 | 一种用于金属激光增材制造的模块化箱体 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108115129A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 中国兵器装备研究院 | 一种带热处理仓的3d打印室 |
CN106738911A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-05-31 | 深圳市贝优通新能源技术开发有限公司 | 一种具有无氧打印环境的3d打印机 |
CN106956076A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-07-18 | 广舜检测技术(上海)有限公司 | 一种氦气环境下的锂离子电池焊接系统 |
CN106956076B (zh) * | 2017-05-05 | 2019-05-17 | 广舜检测技术(上海)有限公司 | 一种氦气环境下的锂离子电池焊接系统 |
CN107254573A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-10-17 | 沈阳航空航天大学 | 用于感应加热局部热处理的气氛控制装置及方法 |
CN107695349A (zh) * | 2017-08-28 | 2018-02-16 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 用于3d打印的惰性气体动态平衡系统以及平衡方法 |
US11511490B2 (en) | 2018-03-14 | 2022-11-29 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Changing the gas content of a device |
CN111036903A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-21 | 中国兵器装备研究院 | 气氛环境准备系统、增材制造设备及气氛环境准备方法 |
CN111036903B (zh) * | 2019-12-13 | 2022-02-15 | 中国兵器装备研究院 | 气氛环境准备系统、增材制造设备及气氛环境准备方法 |
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