CN110090955A - 多工位激光选区熔化设备的密封方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多工位激光选区熔化设备的密封方法。该密封方法至少包括：在成形工作台的待密封表面设计一圈截面为矩形的沟槽；在沟槽中设置具有中空腔的弹性密封体，将弹性密封体连接充放气控制装置，充放气控制装置控制弹性密封体的中空腔内部气体量；当成形工作台位于相应的舱室工位，需要与舱室形成密封空间时，通过充放气控制装置向弹性密封体内充入预定量气体，使其产生弹性变形，其上表面超出成形工作台的密封表面，且弹性密封体的一圈上表面与相应的舱室待密封表面均贴合而形成密封空间。该方法利用了密封体的回弹特性，通过改变密封体内部的气体量，控制密封体外形，进而达到密封的目的，同时提高了密封体使用寿命和密封可靠性。

Description

多工位激光选区熔化设备的密封方法

技术领域

本发明涉及增材制造设备技术领域，特别是涉及一种多工位激光选区熔化设备的密封方法。

背景技术

随着激光选区熔化设备向着大型化和精密化方向的发展，单工位设备形式已无法满足加工要求，因此多工位加工的设备形式应运而生。参见图1所示，多工位加工激光选区熔化设备一般包括成形工作台3、粉料送进铺放及回收机构(图中未示出)、工作舱室1(主工位)和辅助舱室2(辅助工位)。成形工作台3可在工作舱室1和辅助舱室2(主工位和辅助工位)间水平移动，到达各工位后需与该工位的相应舱室形成密闭空间，工作时需在密封舱室中通入惰性气体保护，以进行激光加工或其它辅助工作。因此，成形工作台在移动接触面的密封性对激光加工起着关键作用。

为了保证成形工作台在主工位和辅助工位间水平移动运动的可靠性，成形工作台与舱室间在竖直方向上存在缝隙，并且，舱室的待密封面呈空心的矩形形状，且不同舱室的待密封面之间存在空间上的距离，通常的压缩量固定的密封形式无法实现稳定可靠及长寿命的密封。因此，需要研究新的密封方法以满足成形工作台与舱室间的密封要求。

因此，发明人提供了一种多工位激光选区熔化设备的密封方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种多工位激光选区熔化设备的密封方法，通过在成形工作台的待密封表面设计一圈具有中空腔的弹性密封体，利用弹性密封体的回弹特性，通过控制弹性密封体内的气体量，解决了成形工作台与不同舱室之间的密封问题。

本发明的实施例提出了一种多工位激光选区熔化设备的密封方法，该方法包括：在成形工作台的待密封表面设计一圈截面为矩形的沟槽；在所述沟槽中设置具有中空腔的弹性密封体，将所述弹性密封体连接充放气控制装置，所述充放气控制装置控制所述弹性密封体的中空腔内部气体量；当所述成形工作台位于相应的舱室工位，需要与舱室形成密封空间时，通过所述充放气控制装置向所述弹性密封体内充入预定量气体，使其产生弹性变形，其上表面超出所述成形工作台的密封表面，且弹性密封体的一圈上表面与相应的舱室待密封表面均贴合而形成密封空间。

进一步地，在所述成形工作台不需要与舱室形成密封空间时，通过所述充放气控制装置将所述弹性密封体内的气体排放，使其变形恢复初始状态，所述弹性密封体的上表面低于所述成形工作台的密封表面，所述成形工作台与舱室的待密封表面留有预定间隙。

进一步地，所述弹性密封体内未充入气体的初始状态时，其上端密封面朝向中空腔凹陷，所述弹性密封体在充入气体的变形状态时，其上端密封面朝向相应待密封舱室凸起。

进一步地，所述弹性密封体的上端密封面的凹陷部分的拐角处为圆角。

进一步地，两个圆角之间为斜面过渡。

进一步地，两个圆角之间为直面过渡。

进一步地，在所述弹性密封体的下端面开有气体交换口，所述气体交换口用于连接所述充放气控制装置的气管。

综上，本发明的有益效果如下：

1.该密封方法能有效实现成形工作台与多工位舱室间的密封功能，尤其适用于大型激光选区设备的移动式成形工作台与不同工位舱室的密封。

2.通过对弹性密封体充气可产生弹性变形的方法，对成型工作台和舱室之间密封面形成或解除密封的状态，在两者相对移动时，能够有效降低移动过程中对密封体的磨损，从而提高密封体使用寿命及密封的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种激光选区熔化设备的多工位示意图。

图2是激光选区熔化设备的工作舱室仰视示意图。

图3是成形工作台的俯视示意图。

图4是本发明实施例的弹性密封体的非密封状态示意图。

图5是本发明实施例的弹性密封体的密封状态示意图。

图中：

1-工作舱室；2-辅助舱室；3-成形工作台；4-工作舱室密封面；5-工作舱室空腔；6-弹性密封体；7-成形工作台框架；8-成形工作台面；9-气体交换口；10-气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1～图3是本发明实施例的一种多工位激光选区熔化设备示意图。如图1所示，该设备至少包括了成形工作台3、粉料送进铺放及回收机构(图中未示出)、工作舱室1(主工位)和辅助舱室2(辅助工位)。工作舱室1包括一圈工作舱室密封面4和工作舱室空腔5部分(参见图2)，辅助舱室2的结构可参见工作舱室1，成形工作台3包括一圈成形工作台框架7和成形工作台面8部分(参见图3)，其中，工作舱室1(主工位)和辅助舱室2上的一圈密封面与成形工作台3的一圈框架相匹配，成形工作台3可在工作舱室1和辅助舱室2(主工位和辅助工位)间水平移动，在移动到相应舱室的工作时，为保证成形工作台3与相应的工作舱室1或辅助舱室2的密封性，本发明提出了一种多工位激光选区熔化设备的密封方法：该方法至少包括了以下方法：

S110，在成形工作台3的待密封表面设计一圈截面为矩形的沟槽。本发明实施例中，沟槽沿成形工作台框架7的完整一圈设计。

S120，在所述沟槽中设置具有中空腔的弹性密封体6，将所述弹性密封体6连接充放气控制装置(图中未示出)，所述充放气控制装置控制所述弹性密封体6中空腔内部的气体量。

S130，当所述成形工作台3位于相应的舱室工位，需要与舱室形成密封空间时，通过所述充放气控制装置向所述弹性密封体6内充入预定量气体，使其产生弹性变形，其上表面超出所述成形工作台3的密封表面，且弹性密封体6的一圈上表面与相应的舱室待密封表面均贴合而形成密封空间。

由上，通过充放气控制装置控制弹性密封体6内部的气体量，从而能改变弹性密封体6的外形，进而达到与相应舱室密封的目的。具体在本发明的密封方法中：在成形工作台3的待密封表面上设有一圈截面为的沟槽，可充气而产生变形的弹性密封体6可依靠自身重力固定在沟槽内，矩形沟槽既方便弹性密封体6的拆装维护，又对其起到很好的固定作用，该弹性密封体6具有气体交换口9。弹性密封体6通过气体交换口9连接充放气控制装置，该充放气控制装置能控制弹性密封体6内部的气体量，从而控制其变形。当成型工作台3位于相应的工位，需要与该工位的舱室形成密闭空间时，通过充放气装置向弹性密封体6的中空腔内充入气体至一定压力，使该密封体产生弹性变形，与舱室密封面及成形工作台密封沟槽底面压紧形成密封结构(参见图5)。

此外，当成形工作台3完成在当前工位的工作后，准备移动到另一工位时，即，在成形工作台3不需要与舱室形成密封空间时，通过充放气控制装置将弹性密封体6中空腔内气体排出，使其变形恢复初始状态，此时，弹性密封体6的上表面低于成形工作台3的密封表面，成形工作台3与舱室的待密封表面留有预定间隙，与舱室密封面脱离，成形工作台3即可顺利移动(参见图4)。

具体地，在弹性密封体6腔内未充入气体的初始状态时，其上端密封面朝向中空腔凹陷，弹性密封体6腔内在充入气体的变形状态时，其上端密封面朝向相应待密封舱室凸起。

作为一种优选实施例，弹性密封体6的上端密封面的凹陷部分的拐角处设计为圆角。由于在工程实践中，弹性密封体6要进行多次充放气变形，在拐角处会反复进行凹凸变形，相比常规的直角形拐角，本发明将拐角处设计为圆角过渡，使变形具有缓冲时效，更能提高密封体的使用寿命以及密封性能。

作为另一种优选实施例，两个圆角之间为斜面过渡。采用斜面过渡更有利于密封体在反复变形后的形状恢复。或者作为其他变形实施例，两个圆角之间为直面过渡，直面过渡便于加工生产。

作为其他优选实施例，在所述弹性密封体6的下端面开有气体交换口9，该气体交换口9用于连接所述充放气控制装置的气管10。开设在弹性密封体6的下端面不会开设密封面，同时有利于在充气时，使气体由下向上对上端面施加压力，使上端面的凹凸变形更高效。

需要说明的是，本发明的密封方法不限于实施例附图所示的成形工作台3与两个舱室(工作舱室1和辅助舱室2)之间的密封，还能适用于包括其他多个工作的舱室密封。本发明的密封方法能有效实现可移动的成形工作台与固定的舱室间的密封功能，也能实现固定的成形工作台与可移动的舱室之间的密封功能，适用于对内部工作环境要求高的舱室密封，尤其适用于激光选区熔化设备的较大空间面积的多工位舱室在内部温度小于100摄氏度、微正压条件下的密封。通过充放气控制装置对成型工作台和舱室之间密封面形成或解除密封的状态，能够有效降低成形工作台移动过程中对密封体的磨损，提高了密封体的使用寿命及密封的可靠性。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (7)

1.多工位激光选区熔化设备的密封方法，其特征在于，包括：

在成形工作台的待密封表面设计一圈截面为矩形的沟槽；

在所述沟槽中设置具有中空腔的弹性密封体，将所述弹性密封体连接充放气控制装置，所述充放气控制装置控制所述弹性密封体的中空腔内部气体量；

当所述成形工作台位于相应的舱室工位，需要与舱室形成密封空间时，通过所述充放气控制装置向所述弹性密封体内充入预定量气体，使其产生弹性变形，其上表面超出所述成形工作台的密封表面，且弹性密封体的一圈上表面与相应的舱室待密封表面均贴合而形成密封空间。

2.根据权利要求1所述的密封方法，其特征在于，在所述成形工作台不需要与舱室形成密封空间时，通过所述充放气控制装置将所述弹性密封体内的气体排放，使其变形恢复初始状态，所述弹性密封体的上表面低于所述成形工作台的密封表面，所述成形工作台与舱室的待密封表面留有预定间隙。

3.根据权利要求1所述的密封方法，其特征在于，所述弹性密封体内未充入气体的初始状态时，其上端密封面朝向中空腔凹陷，所述弹性密封体在充入气体的变形状态时，其上端密封面朝向相应待密封舱室凸起。

4.根据权利要求3所述的密封方法，其特征在于，所述弹性密封体的上端密封面的凹陷部分的拐角处为圆角。

5.根据权利要求3所述的密封方法，其特征在于，两个圆角之间为斜面过渡。

6.根据权利要求3所述的密封方法，其特征在于，两个圆角之间为直面过渡。

7.根据权利要求3所述的密封方法，其特征在于，在所述弹性密封体的下端面开有气体交换口，所述气体交换口用于连接所述充放气控制装置的气管。