CN107639231A - 一种选区激光熔化成型设备的粉末回收装置及回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，包括吸粉装置、移动装置及粉末回收主体装置；粉末回收主体装置包括安装在底部的粉末收集室，粉末收集室上安装多个旋转翼脉冲过滤器，旋转翼脉冲过滤器与上面空间密封，在粉末回收主体装置的顶部设置出风口，出风口与旋转翼脉冲过滤器之间安装有风机；吸粉装置通过金属软管与粉末回收主体装置相连；移动装置安装在选区激光熔化成型设备成型腔的上端，吸粉装置安装在移动装置下端，本发明提高了金属粉末的回收效率，降低了操作失误，提高了金属粉末的利用率，为更换金属粉末种类继续生产提供了便利，增加了金属粉末回收的安全性；方便了粉末回收装置的后期维护和清理。

Description

一种选区激光熔化成型设备的粉末回收装置及回收方法

技术领域

本发明涉及选区激光熔化领域，具体是一种选区激光熔化成型设备的粉末回收装置及回收方法。

背景技术

金属粉末的激光快速成型技术是制造复杂零件的一种有效方式，其中选区激光熔化(Selective Laser Melting)是最具发展潜力的技术之一。选区激光熔化技术结合了CAD三维建模、计算机模块管理、激光等领域的相关技术，采用CAD建立三维实体模型、对三维实体模型进行切片处理、将分层切片轮廓数据导入计算机、通过激光对选择区域逐层熔化凝固、层层堆积最终成型出实体零件。

选区激光熔化的能量来源为光纤激光器，这种激光器出光模式好，波长短等优点可以有效减少成型零件时热影响区对零件造成的不利因素，这种高精度的零件制造技术可以成型出各种复杂零件，不仅降低了制造成本，而且成型出的零件具有高致密度和良好的力学性能；激光只熔化选择区域的金属粉末，未熔化区域粉末可以回收再利用，大大提高了材料的利用率；选区激光熔化技术制件只需进行少量加工，就可以达到较高的精度要求，无需其他后续处理工艺，这种近净成型技术的诸多优点使得其应用范围越来越广。

选区激光熔化成型结束后，金属粉末回收一直是难点之一，这一问题在一定程度上也阻碍了这项技术的推广和规模化生产的发展。现有金属粉末回收方式基本采用人工方式，这种方式降低了生产效率，另外，可能造成操作失误，对回收的金属粉末造成污染和浪费，而且在空气中操作大量金属粉末危险性较高。现有金属粉末回收方式存在如下缺点：设备复杂，对后续回收系统维护造成不便，同时也增加了回收设备的不稳定性，有些技术方式采用惰性气体，这都造成设备和工艺成本的增加；金属粉末回收不干净，对更换金属粉末种类继续成型造成不便。针对以上难点，部分研发机构对激光熔化成型设备作出了改进，如申请号为201410789725.3的中国专利公开一种双缸式桌面型激光选区熔化成型设备及方法，包括密封成型室、光学传输系统、铺粉装置、成型缸、粉料缸，成型缸和粉料缸上方设置有成型平台，在成型平台上方设置移动平台，成型平台作为移动平台的导向轨道，使移动平台在其上左右移动；移动平台上设置铺粉装置和取粉系统；该取粉系统包括取粉基台、取粉筒，取粉筒设置在取粉基台的上方，该方案通过将取粉筒设置为移动式，取粉筒罩住成型区，但是粉末依然会从缝隙散落，成型件位置位于取粉筒下方，成型件位置的粉末也无法回收。

发明内容

本发明目的是提供一种选区激光熔化成型设备的粉末回收装置及回收方法，可达到金属粉末完全回收的效果，既提高了材料的利用率，也为更换金属粉末种类继续生产提供了便利。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，包括吸粉装置、移动装置及粉末回收主体装置；

粉末回收主体装置包括安装在底部的粉末收集室，粉末收集室上安装多个旋转翼脉冲过滤器，旋转翼脉冲过滤器与上面空间密封，气流只能从旋转翼脉冲过滤器的顶端进入上方，在粉末回收主体装置的顶部设置出风口，出风口与旋转翼脉冲过滤器之间安装有风机；

吸粉装置通过金属软管与粉末回收主体装置相连，金属软管一端与粉末回收主体装置中旋转翼脉冲过滤器所在的空间连通；

移动装置安装在选区激光熔化成型设备成型腔的上端，吸粉装置安装在移动装置下端。

进一步的，移动装置包括安装在成型腔上端的移动导轨，移动导轨下端安装导轨横梁，导轨横梁下端安装导轨滑块，导轨滑块下端固定吸粉装置。

优选的，吸粉装置为全方位伸缩吸粉管。

进一步的，还包括中央控制器，利用接触式反求原理，中央控制器把已有的成型件的三维空间坐标转化为全方位伸缩吸粉管的行驶路径。

优选的，导轨横梁的电机安装在选区激光熔化成型设备外部。

优选的，金属软管采用弹性盘式放置方式。

进一步的，风机和旋转翼脉冲过滤器的驱动装置安装在防爆装置内。

进一步的，粉末收集室设有密封门。

优选的，粉末收集室上安装2个旋转翼脉冲过滤器。

一种选区激光熔化成型设备的粉末回收方法，包括以下步骤：

步骤一：选区激光熔化成型结束后，全方位伸缩吸粉管在导轨横梁和导轨滑块的驱动下，将成型腔内的粉末、成型平台内大部分粉末和送粉平台内全部粉末吸入粉末回收主体装置内；

步骤二：成型平台升起，已有的成型件三维坐标数据经处理后转化为全方位伸缩吸粉管的移动路径数据，并在中央控制器的控制下移动全方位伸缩吸粉管，将成型件位置的金属粉末全部回收；

步骤三：金属粉末通过金属软管进入粉末回收主体装置内，在旋转翼脉冲过滤器的作用下落入粉末收集室内，气流通过风机从出风口排出粉末回收装置外。

本发明的有益效果是：

本发明不仅提高了金属粉末的回收效率，而且降低了由人工操作而造成的失误；本发明利用接触式反求原理，可达到金属粉末完全回收的效果，既提高了材料的利用率，也为更换金属粉末种类继续生产-提供了便利；本发明采用防爆装置在全密封系统中作业，大大增加了金属粉末回收的安全性；本发明结构简单，方便后期维护和清理。

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的说明。

图1为本发明实施例成型腔主视图。

图2为本发明实施例成型腔侧视图。

图3为本发明实施例粉末回收主体装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1和图2，本发明公开一种选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，主要用于选区激光熔化成型时金属粉末不能完全回收的问题，粉末回收装置包括吸粉装置、移动装置及粉末回收主体装置，吸粉装置通过气流吸取成型腔内的粉末、成型平台内粉末和送粉平台内的粉末，移动装置带动吸粉装置在成型腔内移动，粉末回收主体装置用来回收吸粉装置吸取的粉末以进行下一步处理。

具体而言，在本实施例中，吸粉装置为全方位伸缩吸粉管3。全方位伸缩吸粉管3通过金属软管4与粉末回收主体装置相连。

在本实施例中，金属软管4采用弹性盘式放置方式，可根据实际需要伸长或缩短。

选区激光熔化成型设备的成型腔14下端设有回收箱6、成型平台7和送粉平台8，回收箱6收集刮板铺粉时的多余粉末，成型腔14底部内侧设有刮板9，成型腔14的顶端设有激光器5，在成型腔15的上端安装移动装置，全方位伸缩吸粉管3安装在移动装置下端，这样移动装置带动吸粉装置在成型腔15内移动，实现吸取金属粉末，与现有技术人工或取粉筒相比较，具有自动化和可控制的优势，取粉筒受成型设备的尺寸影响，而本发明不受其他条件限定。

具体而言，移动装置包括安装在成型腔14上端的移动导轨15，移动导轨15下端安装导轨横梁1，导轨横梁1下端安装导轨滑块2，导轨滑块2下端固定全方位伸缩吸粉管3。

本发明还可设置中央控制器，利用接触式反求原理，利用零件CAD数据确定成型件的三维空间坐标，中央控制器把已有的成型件的三维空间坐标转化为全方位伸缩吸粉管3的行驶路径，中央控制器控制导轨横梁1和导轨滑块2的移动，以达到完全清理成型件位置的金属粉末。

如图3所示，粉末回收主体装置包括安装在底部的粉末收集室10，粉末收集室10上安装2个旋转翼脉冲过滤器11，旋转翼脉冲过滤器11与上面空间密封，因此，气流只能从旋转翼脉冲过滤器11的顶端进入上方，在粉末回收主体装置的顶部设置出风口13，出风口13与旋转翼脉冲过滤器11之间安装有风机12；金属软管4一端与粉末回收主体装置中旋转翼脉冲过滤器11所在的空间连通。

旋转翼脉冲过滤器11在驱动装置带动下，过滤从金属软管4进入的金属粉末，旋转脉冲方式可以将附着其表面的金属粉末震荡落入粉末收集室10内。

在本实施例中，导轨横梁1的电机安装在选区激光熔化成型设备外部，防止粉末影响电机，提高电机寿命。

风机12和旋转翼脉冲过滤器11的驱动装置安装在防爆装置内，大大增加了金属粉末回收的安全性。

为了方便粉末回收结束后取出其中的粉末,在粉末收集室10设有密封门，密封门还可以将旋转翼脉冲过滤器11取下清理。

为高效的实现粉末回收，本发明还公开一种选区激光熔化成型设备的粉末回收方法，包括以下步骤：

步骤一：选区激光熔化成型结束后，全方位伸缩吸粉管在导轨横梁和导轨滑块的驱动下，将成型腔内的粉末、成型平台内大部分粉末和送粉平台内全部粉末吸入粉末回收主体装置内；

步骤二：成型平台升起，已有的成型件三维坐标数据经处理后转化为全方位伸缩吸粉管的移动路径数据，并在中央控制器的控制下移动全方位伸缩吸粉管，将成型件位置的金属粉末全部回收；

步骤三：金属粉末通过金属软管进入粉末回收主体装置内，在旋转翼脉冲过滤器的作用下落入粉末收集室内，气流通过风机从出风口排出粉末回收装置外。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，其特征在于，包括吸粉装置、移动装置及粉末回收主体装置；

粉末回收主体装置包括安装在底部的粉末收集室，粉末收集室上安装多个旋转翼脉冲过滤器，旋转翼脉冲过滤器与上面空间密封，气流只能从旋转翼脉冲过滤器的顶端进入上方，在粉末回收主体装置的顶部设置出风口，出风口与旋转翼脉冲过滤器之间安装有风机；

吸粉装置通过金属软管与粉末回收主体装置相连，金属软管一端与粉末回收主体装置中旋转翼脉冲过滤器所在的空间连通；

移动装置安装在选区激光熔化成型设备成型腔的上端，吸粉装置安装在移动装置下端。

2.根据权利要求1所述选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，其特征在于,移动装置包括安装在成型腔上端的移动导轨，移动导轨下端安装导轨横梁，导轨横梁下端安装导轨滑块，导轨滑块下端固定吸粉装置。

3.根据权利要求2所述选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，其特征在于,吸粉装置为全方位伸缩吸粉管。

4.根据权利要求3所述选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，其特征在于,还包括中央控制器，利用接触式反求原理，中央控制器把已有的成型件的三维空间坐标转化为全方位伸缩吸粉管的行驶路径。

5.根据权利要求2所述选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，其特征在于,导轨横梁的电机安装在选区激光熔化成型设备外部。

6.根据权利要求1所述选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，其特征在于,金属软管采用弹性盘式放置方式。

7.根据权利要求1所述选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，其特征在于,风机和旋转翼脉冲过滤器的驱动装置安装在防爆装置内。

8.根据权利要求1所述选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，其特征在于,粉末收集室设有密封门。

9.根据权利要求1所述选区激光熔化成型设备的粉末回收装置，其特征在于,粉末收集室上安装2个旋转翼脉冲过滤器。

10.一种选区激光熔化成型设备的粉末回收方法，其特征在于,包括以下步骤：

步骤一：选区激光熔化成型结束后，全方位伸缩吸粉管在导轨横梁和导轨滑块的驱动下，将成型腔内的粉末、成型平台内大部分粉末和送粉平台内全部粉末吸入粉末回收主体装置内；

步骤二：成型平台升起，已有的成型件三维坐标数据经处理后转化为全方位伸缩吸粉管的移动路径数据，并在中央控制器的控制下移动全方位伸缩吸粉管，将成型件位置的金属粉末全部回收；

步骤三：金属粉末通过金属软管进入粉末回收主体装置内，在旋转翼脉冲过滤器的作用下落入粉末收集室内，气流通过风机从出风口排出粉末回收装置外。