CN108405861A - 用于金属增材制造设备的粉末清理装置及粉末清理方法 - Google Patents

Abstract

本发明的用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其包括手套密封舱、循环风机、粉末沉积结构、过滤结构、循环吸风管道、循环吹风管道以及支撑框架；手套密封舱设置有观察窗；手套密封舱设置有进行烧结零件清粉操作的密封手套；手套密封舱的顶部设有进气口与排气口，惰性气体通过所述进气口进入所述手套密封舱，对密封舱内进行惰性气体清洗和压力保持；手套密封舱设置进风口与吸风管道；所述手套密封舱、所述循环风机、所述循环吸风管道、所述循环送风管道、所述过滤结构和所述粉末沉积结构密封连接，实现全封闭结构，通过所述循环风机在手套密封舱内产生循环风速，进行清理粉末。

Description

用于金属增材制造设备的粉末清理装置及粉末清理方法

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种用于金属增材制造设备的粉末清理装置及粉末清理方法。

背景技术

金属增材制造,也称为激光选区融化成型技术,是目前新兴的一种快速制造工艺,其工作原理为利用现有的CAD/CAM软件对激光束的路径进行设计,并在充满惰性保护气体的密闭的成型舱内按层铺设金属粉末,控制激光束按照设计路径扫描按层分布的金属粉末得到成型件的单层形状；紧接着,控制成型缸下降一层厚的距离,铺粉装置重新铺粉并重复上述成型过程, 如此往复最终堆叠成具有特定几何形状的金属零件，烧结完成的金属零件需将金属粉末与金属零件分离。

目前烧结完成的金属零件，常规使用吸尘器、振动或者防爆吸尘器进行清理，有些仅仅做到清理烧结零件的功能，有些清理装置和清理方法会使粉末接触空气，对于类似铝粉末等，存在一定安全性问题，同时对于粉末会产生很大浪费，清理的安全性不能得到很好的控制。

发明内容

针对现有技术中不足之处，本发明的目的在于提出一种用于增材制造设备的粉末清理装置及粉末清理方法，解决了金属粉末清粉容易受到空气污染问题，解决了活泼金属清理粉末的安全性问题，解决了常规清理粉末浪费粉末问题，其操作方便，其采用惰性气体环境清洁，尤其对于易燃易爆的危险金属粉末具有很好的安全性，同时此设备也适用于其他粉末清理。

本发明的技术方案如下：

一种用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其包括手套密封舱、循环风机、粉末沉积结构、过滤结构、循环吸风管道、循环吹风管道以及支撑框架；所述手套密封舱设置有观察窗；所述手套密封舱设置有进行烧结零件清粉操作的密封手套；所述手套密封舱的顶部设有进气口与排气口，惰性气体通过所述进气口进入所述手套密封舱，对密封舱内进行惰性气体排氧与氧含量维持和压力保持；所述手套密封舱设置进风口与吸风管道；所述循环风机设置在手套密封舱外部，所述循环风机通过所述循环送风管道与所述手套密封舱的进风口相连；所述循环风机通过第一管路与粉末沉积结构相连，所述第一管路上设置过滤结构，所述过滤结构对从所述粉末沉积结构中通过所述第一管路进入所述循环风机中的气体进行过滤；所述粉末沉积结构与配置用作吸粉管道的所述循环吸风管道相连，所述循环吸风管道与所述吸风管道相连，使得成型缸的需要被清理掉的粉末，进入所述粉末沉积结构，经过所述粉末沉积结构沉积到所述粉末沉积结构的底部进行粉末回收；所述手套密封舱、所述循环风机、所述循环吸风管道、所述循环送风管道、所述过滤结构和所述粉末沉积结构密封连接，实现全封闭结构，通过所述循环风机在手套密封舱内产生循环风速，进行清理粉末。

优选地，所述进风口和吸风管道均设置在手套密封舱内部，通过手套密封舱内的进风口与吸风管道，使密封舱内产生循环风速，通过密封手套控制所述手套密封舱内部的吸风管道的位置，使其对准需要清理的粉末，粉末会随着循环风速流动进入吸风管道内。

优选地，所述手套密封舱装有氧含量与压力检测机构。

优选地，所述氧含量与压力检测机构包括设置在所述手套密封舱顶部的氧含量传感器和压力传感器。

优选地，所述手套密封舱的底部设置密封圈，所述密封圈与成型缸接触；

优选地，所述手套密封舱设置有升降与滑动机构；通过所述升降与滑动机构使手套密封舱落下，手套密封舱底部的密封圈与成型缸接触实现密封。

优选地，所述粉末沉积结构顶部设置第一风口和第二风口且所述第一风口和第二风口之间设置预设距离，所述第一风口与第一管路相连接，所述第二风口与循环吸风管道相连接。

优选地，所述支撑框架上设置成型缸活塞升降机构，实现成型缸内部活塞的升降动作便于操作人员进行清理。

一种用于金属增材制造设备的粉末清理方法，其包括以下步骤：

步骤一：金属增材制造设备完成烧结零件后，将成型缸与被烧结零件一同运送至粉末清理装置；

步骤二：通过手套密封舱的升降滑动机构，将手套密封舱落下并与成型缸压紧，手套密封舱底部的密封圈与成型缸接触，达到密封效果；

步骤三：惰性气体通过手套密封箱顶部进气口进入手套密封舱，通过压力传感器与氧含量传感器对手套密封舱内的压力和氧含量进行实时监测；

步骤四：当压力达到第一设置值a时，手套密封箱顶部的排气口打开，当压力降至第二预设值b时，即a>b，排气口关闭，如此重复运行；当氧含量传感器监测的数值达到第三设定值c时，进气口关闭；此时通过氧含量传感器和压力传感器实时监测舱体氧含量与压力，通过进气口与排气口反复作用，使得手套密封舱的压力与氧含量维持在所需要的设定值允许的范围内,保障了粉末清理与运输的氧含量控制，将安全性问题大大降低，并保证粉末间的地氧含量控制；

步骤五：启动循环风机，通过手套密封舱内的进风口与吸风管道，使密封舱内产生循环风速，操作人员通过密封手套控制所述手套密封舱内部的吸风管道的位置，使其对准需要清理的粉末，粉末会随着循环风速流动进入吸风管道内；

步骤六：当粉末随着循环吸风管道到达粉末沉积结构后，粉末沉积结构的空间比较大，而沉积结构的两个风口距离较远，在两个管口中间位置风速很低，故粉末由自身重力会下落至粉末沉积结构底部，达到清理零件与回收粉料的效果。

本发明的有益效果如下：

本发明解决了现有的增材制造设备的烧结零件的粉末清理安全性问题与粉末转移回收问题；通过采用上述技术方案，可针对不同加工尺寸的金属增材制造设备，进行配置不同规格的循环风机、不同尺寸的粉末沉积结构、不同尺寸的管道，用以适应不同金属成型设备的尺寸。

附图说明

图1是根据本发明的用于增材制造设备的粉末清理装置的第一结构示意图。

图2是根据本发明的用于增材制造设备的粉末清理装置的第二结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述。

根据本发明的第一实施例的用于增材制造设备的粉末清理装置，其通过封闭的惰性气体环境，通过气体循环装置进行粉末清理与转移，如图1和图2所示，其包括手套密封舱1、循环风机2、粉末沉积结构3、过滤结构4、循环吸风管道5、循环吹风管道6以及支撑框架8。

所述支撑框架8配置用于支撑成型缸9和手套密封舱1。

所述手套密封舱1设置有观察窗10，进行清粉观察操作。

所述手套密封舱1设置有密封手套7，以进行烧结完成的零件清粉操作。

所述手套密封舱1的顶部设有进气口11与排气口12，其配置用于通入惰性气体，对密封舱内进行惰性气体清洗和压力保持。

所述手套密封舱1设置进风口13与吸风管道14，实现循环气体清粉功能。

所述手套密封舱1、所述循环风机2、所述循环吸风管道5、所述循环送风管道6、所述过滤结构4和所述粉末沉积结构3密封连接，实现全封闭结构，通过所述循环风机2在手套密封舱1内产生循环风速，进行清理粉末。

所述手套密封舱1装有氧含量与压力检测机构，其能够对所述手套密封舱实时监测氧含量与压力，并将氧含量与压力控制在预设的数值范围内。进一步，所述氧含量与压力检测机构包括设置在所述手套密封舱顶部的氧含量传感器15和压力传感器16。

所述手套密封舱1设置有升降与滑动机构，所述支撑框架8上设置成型缸活塞升降机构，其配置用于实现成型缸内部活塞的升降动作。

所述循环吸风管道5，用作吸粉管道。所述粉末沉积结构3与循环吸风管道5相连，所述循环吸风管道5与所述吸风管道14相连，使得成型缸9中被吸入管道内的粉末，进入粉末沉积结构3，经过粉末沉积结构3沉积到所述粉末沉积结构3底部，以便实现粉末回收。优选地，所述吸风管道14设置在手套密封舱1内部。

进一步，所述粉末沉积结构顶部设置第一风口17和第二风口18，所述第一风口17与第一管路相连接，所述第二风口18与循环吸风管道5相连接。

所述循环风机2设置在手套密封舱1外部，其所述循环风机2通过循环送风管道6与手套密封舱1的进风口13相连，优选地，所述进风口13设置在所述手套密封舱1的内部。

所述循环风机2通过第一管路与粉末沉积结构3相连，所述第一管路上设置过滤结构4，所述过滤结构4配置用于对从粉末沉积结构3中通过第一管路进入所述循环风机2中的气体进行过滤，防止粉末进入循环风机，对循环风机造成损害。

进一步，所述手套密封舱1的底部设置密封圈，所述密封圈与成型缸接触。

金属增材制造设备完成烧结零件后，将成型缸与被烧结零件一同运送至粉末清理装置；

通过手套密封舱19的升降滑动机构，将手套密封舱落下并与成型缸压紧，手套密封舱1底部的密封圈19与成型缸9接触，达到密封效果；

惰性气体通过手套密封箱顶部进气口进入手套密封舱，通过压力传感器与氧含量传感器对手套密封舱内的压力和氧含量进行实时监测；

当压力达到第一设置值a时，手套密封箱顶部的排气口打开，当压力降至第二预设值b 时，即a>b，排气口关闭，如此重复运行；当氧含量传感器监测的数值达到第三设定值c时，进气口关闭；此时通过氧含量传感器和压力传感器实时监测舱体氧含量与压力，通过进气口与排气口反复作用，使得手套密封舱的压力与氧含量维持在所需要的设定值允许的范围内, 保障了粉末清理与运输的氧含量控制，将安全性问题大大降低，并保证粉末间的地氧含量控制。

启动循环风机，通过手套密封舱内的进风口与吸风管道，使密封舱内产生循环风速，操作人员通过密封手套控制所述手套密封舱内部的吸风管道的位置，使其对准需要清理的粉末，粉末会随着循环风速流动进入吸风管道内。

当粉末随着循环吸风管道到达粉末沉积结构后，粉末沉积结构的空间比较大，而沉积结构的两个风口距离较远，在两个管口中间位置风速很低，故粉末由自身重力会下落至粉末沉积结构底部，达到清理零件与回收粉料的效果；

优选地，粉末沉积结构与常规旋风分离器结构相同或相似。

在清粉的同时，工作人员在操作过程中，根据清理方便性，可通过成型缸活塞升降结构对烧结的零件进行升降。

根据本发明的第二实施例的用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其取消根据本发明第一实施例中的手套密封舱，将其余零部件移植到增材制造的密封舱室上，也就是说，用增材制造设备的密封舱替换掉原装置的手套密封舱，进行粉末清理与转移。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其特征在于：其包括手套密封舱、循环风机、粉末沉积结构、过滤结构、循环吸风管道、循环吹风管道以及支撑框架；

所述手套密封舱设置有观察窗；

所述手套密封舱设置有进行烧结零件清粉操作的密封手套；

所述手套密封舱的顶部设有进气口与排气口，惰性气体通过所述进气口进入所述手套密封舱，对密封舱内进行惰性气体排氧与氧含量维持和压力保持；

所述手套密封舱设置进风口与吸风管道；

所述循环风机设置在手套密封舱外部，所述循环风机通过所述循环送风管道与所述手套密封舱的进风口相连；

所述循环风机通过第一管路与粉末沉积结构相连，所述第一管路上设置过滤结构，所述过滤结构对从所述粉末沉积结构中通过所述第一管路进入所述循环风机中的气体进行过滤；

所述粉末沉积结构与配置用作吸粉管道的所述循环吸风管道相连，所述循环吸风管道与所述吸风管道相连，使得成型缸的需要被清理掉的粉末，进入所述粉末沉积结构，经过所述粉末沉积结构沉积到所述粉末沉积结构的底部进行粉末回收；所述手套密封舱、所述循环风机、所述循环吸风管道、所述循环送风管道、所述过滤结构和所述粉末沉积结构密封连接，实现全封闭结构，通过所述循环风机在手套密封舱内产生循环风速，进行清理粉末。

2.如权利要求1所述的用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其特征在于：所述进风口和吸风管道均设置在手套密封舱内部，通过手套密封舱内的进风口与吸风管道，使密封舱内产生循环风速，通过密封手套控制所述手套密封舱内部的吸风管道的位置，使其对准需要清理的粉末，粉末会随着循环风速流动进入吸风管道内。

3.如权利要求2所述的用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其特征在于：所述手套密封舱装有氧含量与压力检测机构。

4.如权利要求3所述的用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其特征在于：所述氧含量与压力检测机构包括设置在所述手套密封舱顶部的氧含量传感器和压力传感器。

5.如权利要求4所述的用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其特征在于：所述手套密封舱的底部设置密封圈，所述密封圈与成型缸接触。

6.如权利要求5所述的用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其特征在于：所述手套密封舱设置有升降与滑动机构；通过所述升降与滑动机构使手套密封舱落下，手套密封舱底部的密封圈与成型缸接触实现密封。

7.如权利要求6所述的用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其特征在于：所述粉末沉积结构顶部设置第一风口和第二风口且所述第一风口和第二风口之间设置预设距离，所述第一风口与第一管路相连接，所述第二风口与循环吸风管道相连接。

8.如权利要求7所述的用于金属增材制造设备的粉末清理装置，其特征在于：所述支撑框架上设置成型缸活塞升降机构，实现成型缸内部活塞的升降动作便于操作人员进行清理。

9.一种用于金属增材制造设备的粉末清理方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一：金属增材制造设备完成烧结零件后，将成型缸与被烧结零件一同运送至粉末清理装置；

步骤二：通过手套密封舱的升降滑动机构，将手套密封舱落下并与成型缸压紧，手套密封舱底部的密封圈与成型缸接触，达到密封效果；

步骤三：惰性气体通过手套密封箱顶部进气口进入手套密封舱，通过压力传感器与氧含量传感器对手套密封舱内的压力和氧含量进行实时监测；

步骤四：当压力达到第一设置值a时，手套密封箱顶部的排气口打开，当压力降至第二预设值b时，即a>b，排气口关闭，如此重复运行；当氧含量传感器监测的数值达到第三设定值c时，进气口关闭；此时通过氧含量传感器和压力传感器实时监测舱体氧含量与压力，通过进气口与排气口反复作用，使得手套密封舱的压力与氧含量维持在所需要的设定值允许的范围内,保障了粉末清理与运输的氧含量控制，将安全性问题大大降低，并保证粉末间的地氧含量控制；

步骤五：启动循环风机，通过手套密封舱内的进风口与吸风管道，使密封舱内产生循环风速，操作人员通过密封手套控制所述手套密封舱内部的吸风管道的位置，使其对准需要清理的粉末，粉末会随着循环风速流动进入吸风管道内；

步骤六：当粉末随着循环吸风管道到达粉末沉积结构后，粉末沉积结构的空间比较大，而沉积结构的两个风口距离较远，在两个管口中间位置风速很低，故粉末由自身重力会下落至粉末沉积结构底部，达到清理零件与回收粉料的效果。