CN111014666B - 用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备及清理方法 - Google Patents
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Abstract
用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备及清理方法，包括外壳、手套密封箱、转动平台、筛粉机构、特制清粉装置、循环进气管道、循环出气管道；所述转动平台安装于支架的顶端端面上，支架底端与筛粉机构相连，所述转动平台顶端通过螺栓安装有基板，基板上表面连接有成型件，所述特制清粉装置与进气管道相连，且进气管道贯穿外壳侧壁与进气设备连接，所述外壳左侧壁和右侧壁对称设置有手套密封箱，左端手套密封箱上方的外壳侧壁上连接有循环进气管道，右端手套密封箱下方的外壳侧壁上连接有循环出气管道，循环进气管道和循环出气管道均与外部循环进出气设备连接。采用特制清粉装置对不同的零件进行粉末清理，明显提高了清粉效率及清粉效果。
Description
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，具体涉及用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备及清理方法。
背景技术
激光选区熔化技术，其原理为将UG等三维制图软件导出的.stl格式的数模，通过Magics软件进行零件的支撑添加以及切片填充处理，将生成的文件导入增材制造设备，在激光的作用下进行金属粉末的熔化及快速冷却凝固后逐层堆积，最终成型仓内为烧结后的成型件和未烧结的粉末。其中成型件内的一些特殊结构，例如盲孔、通孔、沟槽等都会残留一些粉末或者零件表面粘附的粉末。
通过锻造工艺并消耗大量工时来完成的复杂结构零部件，激光选区熔化成型技术可以短时间内完成，且可以保证成型质量，并且可以通过后续调整热处理制度来保证成型件性能，以及一些简单的机加工序保证成型件的尺寸要求。
增材制造成型件在热处理之前都会进行简单的表面处理，对于结构简单的零件可以达到较好的效果，但对于结构较复杂的零件，清理效果往往达不到理想效果，在零件进行热处理后，容易造成零件表面粗糙度增加，严重时会造成孔洞堵塞，这就增大了后续的机加难度，同时也提高了后处理的成本及时间，并且零件清理环境一般为敞开空间，此清理环境即对人体健康带来一定的威胁，若为活性较高的金属粉末也带来了一定安全风险，又造成了粉末的浪费。
发明内容
本发明用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备及清理方法，解决了复杂结构零件的表面及内部残留粉末清理不充分的问题，避免了敞开工作环境带来的健康威胁和安全风险，并在一定程度上减少了后处理的成本及时间。
一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备，包括外壳、手套密封箱、转动平台、筛粉机构、特制清粉装置、循环进气管道、循环出气管道；所述转动平台安装于支架的顶端端面上，支架底端与筛粉机构相连，所述转动平台顶端通过螺栓安装有基板，基板上表面连接有成型件，所述特制清粉装置与进气管道相连，且进气管道贯穿外壳侧壁与进气设备连接，所述外壳左侧壁和右侧壁对称设置有手套密封箱，左端手套密封箱上方的外壳侧壁上连接有循环进气管道，右端手套密封箱下方的外壳侧壁上连接有循环出气管道，循环进气管道和循环出气管道均与外部循环进出气设备连接。
所述转动平台包括转动平台上底板、转动平台下底板、弹簧、连接底板、旋转轴及销钉；所述转动平台上底板通过旋转轴与转动平台下底板转动安装，转动平台下底板与连接底板之间设置有弹簧，连接底板中部设置有销钉，所述转动平台通过连接底板上的销钉安装于支架顶端端面上，所述转动平台上表面通过螺栓安装有基板。
所述筛粉机构包括收粉板，所述收粉板呈料斗状，收粉板底端与粉末回收筒连接，粉末回收筒顶端设置有筛网。
所述手套密封箱外部设置有大舱门，且大舱门上安装有观察窗。
所述特制清粉装置包括柔性管道毛刷和刚性管道毛刷，所述柔性管道毛刷和刚性管道毛刷均与进气管道密封连接，且刚性管道毛刷的刚性管道为钢管，柔性管道毛刷的柔性管道为内嵌螺旋铜丝的胶皮管，内嵌螺旋铜丝的胶皮管随通孔路径的改变转换方向。
所述支架由顶板和支腿组成，顶板的四角处通过螺栓安装有支腿，支架通过支腿固定安装于收粉板上。
一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理方法，采用一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备，包括以下步骤，
步骤1，将成型件连同基板通过螺栓安装在转动平台的转动平台上底板上；
步骤2，当基板与水平面之间的夹角为90°或180°时，使用橡胶锤敲击基板上方，将大部分成型件表面的粉末震落，震落的粉末通过筛网落入粉末回收筒内；
步骤3，使用特制清粉装置对成型件的不同结构进行清粉操作；当清理成型件的通孔或盲孔时，操作者的左手和右手分别通过左端设置的手套密封箱和右端设置的手套密封箱将手伸进外壳内，启动进气设备，通过进气管道将气流输送至柔性管道毛刷，右手握住基板，通过转动基板调整成型件的位置，左手握住柔性管道毛刷并通过左手一边旋转一边沿着孔壁移动柔性管道毛刷对成型件的通孔或盲孔进行粉末清理，同时通过柔性管道毛刷吹出的气流将柔性管道毛刷刮下的粉末从通孔或盲孔中吹出，吹出的粉末通过筛网落入回收筒内；当清理成型件的沟槽和表面时，操作者的左手和右手分别通过左端设置的手套密封箱和右端设置的手套密封箱将手伸进外壳内，启动进气设备，通过进气管道将气流输送至钢性管道毛刷，右手握住基板，通过转动基板调整成型件的位置，左手握住钢性管道毛刷并通过左手移动钢性管道毛刷对成型件的沟槽或表面进行粉末清理，同时通过钢性管道毛刷吹出的气流将钢性管道毛刷刮下的粉末从沟槽或成型件表面中吹落，吹落的粉末通过筛网落入粉末回收筒内；
步骤4，清理完成后，卸下清理后的成型件，并回收下落至粉末回收筒中的粉末。
本发明的有益效果为：
1、本发明针对不同零件结构配备了专门的清粉装置，解决了结构复杂零件的表面及内部残留粉末清理不充分的问题，采用特制清粉装置对不同的零件结构进行粉末清理，明显提高了清粉效率及清粉效果。
2、在密封舱内进行成型件的残留粉末清理，即避免了敞开工作环境带来的粉末对人体健康的威胁，又减少了粉末爆炸的安全风险，降低废品率，并在一定程度上减少了后处理的成本及时间。
3、从成型件上清理的粉末，直接落入粉末回收筒，避免了粉末的浪费。
附图说明
图1为本发明一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备结构示意图；
1-基板，2-紧定螺钉，3-转动平台上底板，4-旋转轴，5-转动平台下底板，6-弹簧，7-连接底板，8-销钉，9-收粉板，10-筛网，11-粉末回收筒，12-循环进气管道，13-循环出气管道，14-进气管道，15-柔性管道毛刷，16-刚性管道毛刷，17-成型件，18-手套密封箱，19-支架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备，包括外壳、手套密封箱18、转动平台、筛粉机构、特制清粉装置、循环进气管道12、循环出气管道13；所述转动平台安装于支架19的顶板上表面上，转动平台用于旋转固定有成型件17的基板1进行各角度清粉操作，支架19底端与筛粉机构相连，筛粉机构用于筛分从成型件17上清理下来的粉末及粉末回收，所述转动平台顶端通过紧定螺钉2安装有基板1，基板1上表面一体成型有成型件17，所述特制清粉装置与进气管道14相连，进气管道14为胶皮管，且进气管道14贯穿外壳侧壁与进气设备连接，所述外壳左侧壁和右侧壁对称设置有手套密封箱18，手套密封箱18用于提供一个封闭的操作环境，左端手套密封箱18上方的外壳侧壁上连接有循环进气管道12，右端手套密封箱18下方的外壳侧壁上连接有循环出气管道13，循环进气管道12和循环出气管道13均与外部循环进出气设备连接。
所述转动平台包括转动平台上底板3、转动平台下底板5、弹簧6、连接底板7、旋转轴4及销钉8；所述转动平台上底板3通过旋转轴4与转动平台下底板5转动安装，实现成型件17在xoz平面内180°旋转，转动平台下底板5与连接底板7之间设置有弹簧6，在用橡胶锤敲击基板1的过程中，弹簧6起到减震的作用，连接底板7中部设置有销钉8，所述转动平台通过连接底板7上的销钉8安装于支架19顶端端面上，所述转动平台上表面通过螺栓2安装有基板1。
所述筛粉机构包括收粉板9，所述收粉板9呈料斗状，收粉板9底端与粉末回收筒11连接，粉末回收筒11顶端设置有筛网10。
所述手套密封箱18外部设置有大舱门，且大舱门上安装有观察窗。
所述特制清粉装置包括柔性管道毛刷15和刚性管道毛刷16，所述柔性管道毛刷15和刚性管道毛刷16均与进气管道14密封连接，且刚性管道毛刷16的刚性管道为钢管，柔性管道毛刷15的柔性管道为内嵌螺旋铜丝的胶皮管，内嵌螺旋铜丝的胶皮管随通孔路径的改变转换方向；进气管道14中的气流从柔性管道毛刷15和刚性管道毛刷16中吹出用于清理零件上的残留粉末，特制清粉装置用于成型件17不同结构的残留粉末清理，通过进气管道14内的高速气流与特制清粉装置完成粉末的清理操作，其中通孔与盲孔的粉末清理使用柔性管道毛刷15，柔性管道毛刷15的直径小于通孔或盲孔直径，沟槽与零件表面的粉末清理使用刚性管道毛刷16。
所述支架19由顶板和支腿组成，顶板的四角处通过螺栓安装有支腿，支架19通过支腿固定安装于收粉板9上。
所述进气管道14为胶皮管。
实施例1
清理带有通孔的成型件17。
一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理方法，采用一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备，包括以下步骤，
步骤1，将成型件17连同基板1通过紧定螺钉2安装在转动平台的转动平台上底板3上；
步骤2，当基板1与水平面之间的夹角为90°时，使用橡胶锤敲击基板1上方，将大部分成型件17表面的粉末震落，震落的粉末通过筛网10落入粉末回收筒11内；
步骤3，使用特制清粉装置的柔性管道毛刷15对成型件17的通孔进行清粉操作，操作者的左手和右手分别通过左端设置的手套密封箱18和右端设置的手套密封箱18将手伸进外壳内，启动进气设备，通过进气管道14将气流输送至柔性管道毛刷15，右手握住基板1，通过转动基板1调整成型件17的位置，左手握住柔性管道毛刷15并通过左手旋转柔性管道毛刷15对成型件17的通孔进行粉末清理，同时通过柔性管道毛刷15吹出的气流将柔性管道毛刷15刮下的粉末从通孔中吹出，吹出的粉末通过筛网10落入粉末回收筒11内；
步骤4，清理完成后，卸下清理后的成型件17，并回收下落至粉末回收筒11中的粉末。
实施例2
清理带有沟槽的成型件17。
一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理方法，采用一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备，包括以下步骤，
步骤1，将成型件17连同基板1通过紧定螺钉2安装在转动平台的转动平台上底板3上；
步骤2，当基板1与水平面之间的夹角为180°时，使用橡胶锤敲击基板1上方，将大部分成型件17表面的粉末震落，震落的粉末通过筛网10落入粉末回收筒11内；
步骤3，使用特制清粉装置的刚性管道毛刷16对成型件17的沟槽进行清粉操作；操作者的左手和右手分别通过左端设置的手套密封箱18和右端设置的手套密封箱18将手伸进外壳内，启动进气设备，通过进气管道14将气流输送至钢性管道毛刷，右手握住基板1，通过转动基板1调整成型件17的位置，左手握住钢性管道毛刷并通过左手移动钢性管道毛刷对成型件17的沟槽进行粉末清理，同时通过钢性管道毛刷吹出的气流将钢性管道毛刷刮下的粉末从沟槽吹落，吹落的粉末通过筛网10落入粉末回收筒11内；
步骤4，清理完成后，卸下清理后的成型件17，并回收下落至粉末回收筒11中的粉末。
Claims (4)
1.一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备，其特征在于：包括外壳、手套密封箱、转动平台、筛粉机构、特制清粉装置、循环进气管道、循环出气管道；所述转动平台安装于支架的顶端端面上，支架底端与筛粉机构相连，所述转动平台顶端通过螺栓安装有基板，基板上表面连接有成型件，所述特制清粉装置与进气管道相连，且进气管道贯穿外壳侧壁与进气设备连接，所述外壳左侧壁和右侧壁对称设置有手套密封箱，左端手套密封箱上方的外壳侧壁上连接有循环进气管道，右端手套密封箱下方的外壳侧壁上连接有循环出气管道，循环进气管道和循环出气管道均与外部循环进出气设备连接；
所述转动平台包括转动平台上底板、转动平台下底板、弹簧、连接底板、旋转轴及销钉；所述转动平台上底板通过旋转轴与转动平台下底板转动安装，转动平台下底板与连接底板之间设置有弹簧，连接底板中部设置有销钉，所述转动平台通过连接底板上的销钉安装于支架顶端端面上，所述转动平台上表面通过螺栓安装有基板；
所述筛粉机构包括收粉板，所述收粉板呈料斗状，收粉板底端与粉末回收筒连接，粉末回收筒顶端设置有筛网；
所述特制清粉装置包括柔性管道毛刷和刚性管道毛刷，所述柔性管道毛刷和刚性管道毛刷均与进气管道密封连接，且刚性管道毛刷的刚性管道为钢管，柔性管道毛刷的柔性管道为内嵌螺旋铜丝的胶皮管，内嵌螺旋铜丝的胶皮管随通孔路径的改变转换方向。
2.根据权利要求1所述的一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备，其特征在于：所述手套密封箱外部设置有大舱门，且大舱门上安装有观察窗。
3.根据权利要求1所述的一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备，其特征在于：所述支架由顶板和支腿组成，顶板的四角处通过螺栓安装有支腿，支架通过支腿固定安装于收粉板上。
4.一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理方法，采用权利要求1所述的一种用于激光选区熔化成型件的残留粉末清理设备，其特征在于，包括以下步骤，
步骤1，将成型件连同基板通过螺栓安装在转动平台的转动平台上底板上；
步骤2，当基板与水平面之间的夹角为90°或180°时，使用橡胶锤敲击基板上方，将大部分成型件表面的粉末震落，震落的粉末通过筛网落入粉末回收筒内；
步骤3，使用特制清粉装置对成型件的不同结构进行清粉操作；当清理成型件的通孔或盲孔时，操作者的左手和右手分别通过左端设置的手套密封箱和右端设置的手套密封箱将手伸进外壳内，启动进气设备，通过进气管路将气流输送至柔性管道毛刷，右手握住基板，通过转动基板调整成型件的位置，左手握住柔性管道毛刷并通过左手一边旋转一边沿着孔壁移动柔性管道毛刷对成型件的通孔或盲孔进行粉末清理，同时通过柔性管道毛刷吹出的气流将柔性管道毛刷刮下的粉末从通孔或盲孔中吹出，吹出的粉末通过筛网落入回收筒内；当清理成型件的沟槽和表面时，操作者的左手和右手分别通过左端设置的手套密封箱和右端设置的手套密封箱将手伸进外壳内，启动进气设备，通过进气管路将气流输送至钢性管道毛刷，右手握住基板，通过转动基板调整成型件的位置，左手握住钢性管道毛刷并通过左手移动钢性管道毛刷对成型件的沟槽或表面进行粉末清理，同时通过钢性管道毛刷吹出的气流将钢性管道毛刷刮下的粉末从沟槽或成型件表面中吹落，吹落的粉末通过筛网落入粉末回收筒内；
步骤4，清理完成后，卸下清理后的成型件，并回收下落至粉末回收筒中的粉末。
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