CN112872366A - 一种slm金属增材制造过程中的冷却辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于SLM金属增材制造技术领域，具体为一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，包括制造操作台、抽吸罩，所述制造操作台位于抽吸罩的下侧，且用于金属增材制造的激光发生器位于制造操作台、抽吸罩之间，所述制造操作台用于金属增材制造操作，制造操作台内敷设金属粉料层。通过抽吸罩、集热片、吸热管的配合作用，使得制造操作台内部的热量能够上下同时散失，提高散热速率，且能够对金属粉料层加热产生的烟气及一部分热量吸收处理，避免烟气污染周围环境；通过温度传感设备、流量调节阀门的配合作用，能够对冷却媒介的流量调控，从而能够对金属粉料层的散热速率调控，从而适用于不同的使用环境，使得金属增材制造环境较佳。

Description

一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置

技术领域

本发明涉及SLM金属增材制造技术领域，具体为一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置。

背景技术

增材制造俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。

SLM：Selectivelasermelting(选择性激光熔化),是金属材料增材制造中的一种主要技术途径。该技术选用激光作为能量源，按照三维CAD切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描，扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的金属零件。

SLM技术克服了传统技术制造具有复杂形状的金属零件带来的困扰。它能直接成型出近乎全致密且力学性能良好的金属零件。

现有的SLM处理设备对于材料的热量散失较慢，从而使得金属材料难以快速冷却固化成型，降低加工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，以解决上述背景技术中提出的现有的SLM处理设备对于材料的热量散失较慢，从而使得金属材料难以快速冷却固化成型，降低加工效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，包括制造操作台、抽吸罩，所述制造操作台位于抽吸罩的下侧，且用于金属增材制造的激光发生器位于制造操作台、抽吸罩之间，所述制造操作台用于金属增材制造操作，制造操作台内敷设金属粉料层，通过激光发生器对金属粉料层加热，使得加热位置成型，加热产生的热量和烟气通过抽吸罩抽吸带走，所述制造操作台的下表面开设有内凹槽，所述内凹槽的内部上侧均匀设置有集热片，所述集热片上设置有吸热管，所述集热片上均匀开设有穿过孔，所述穿过孔的内壁上均匀设置有凸出块，所述吸热管的外壁上设置有与凸出块位置对应且相适配的内凹坑，所述吸热管呈折返状设置，所述吸热管的两端位于最右侧集热片的右侧，所述吸热管的两端均连接有接口管，所述制造操作台的内壁设置有温度传感设备，所述接口管的管路上安装流量调节阀门，金属增材制造操作位于制造操作台内腔的中左侧，集热片、吸热管设置在内凹槽的中左侧，金属增材制造操作时，制造操作台内腔产生的热量通过集热片将热量传输至吸热管，吸热管内设置冷却媒介，通过冷却媒介将热量带走，抽吸罩从上部吸热和烟气，配合吸热管快速散热。

优选的，所述抽吸罩呈上小下大的中空锥形状，所述抽吸罩的内壁涂覆有防腐蚀层。

优选的，所述抽吸罩的上端连接有抽吸管，所述抽吸管的管路上设置有过滤装置和抽风机。

优选的，所述过滤装置包括外壳体，所述外壳体的左右侧壁与抽吸管连通，所述外壳体的内腔设置有过滤筛板。

优选的，所述外壳体的下表面设置有底盖，所述过滤筛板的下侧支撑在底盖的上表面上。

优选的，所述外壳体内腔上部的左右侧均连接有支撑弹簧，两侧的所述支撑弹簧的相视一端均连接有夹持块，两个所述夹持块分别夹持在过滤筛板的两侧壁上部。

优选的，两个所述夹持块的相视侧壁下部均设置成倾斜状。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)通过抽吸罩、集热片、吸热管的配合作用，使得制造操作台内部的热量能够上下同时散失，提高散热速率，且能够对金属粉料层加热产生的烟气及一部分热量吸收处理，避免烟气污染周围环境；

2)通过温度传感设备、流量调节阀门的配合作用，能够对冷却媒介的流量调控，从而能够对金属粉料层的散热速率调控，从而适用于不同的使用环境，使得金属增材制造环境较佳。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明过滤装置的剖视结构示意图；

图3为本发明制造操作台的剖视结构示意图；

图4为本发明制造操作台的仰视结构示意图；

图5为本发明图4中集热片的侧视结构示意图。

图中：1抽吸罩、2制造操作台、3抽吸管、4过滤装置、41外壳体、42夹持块、43支撑弹簧、44过滤筛板、45底盖、5抽风机、6温度传感设备、7内凹槽、8集热片、9吸热管、10接口管、11流量调节阀门、12穿过孔、13凸出块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，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，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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装置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。

实施例：

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，包括制造操作台2、抽吸罩1，所述制造操作台2位于抽吸罩1的下侧，且用于金属增材制造的激光发生器位于制造操作台2、抽吸罩1之间。

选用激光发生器的激光作为能量源，按照三维CAD切片模型中规划好的路径在金属粉末床层进行逐层扫描，扫描过的金属粉末通过熔化、凝固从而达到冶金结合的效果，最终获得模型所设计的金属零件。

所述制造操作台2用于金属增材制造操作，制造操作台2内敷设金属粉料层，通过激光发生器对金属粉料层加热，使得加热位置成型，加热产生的热量和烟气通过抽吸罩1抽吸带走。

对金属粉料层加热燃烧，产生的烟气被抽吸罩1集中抽吸，且金属粉料层加热燃烧产生的热量对周围空气加热，空气加热体积增大而上升，抽吸罩1便于对热空气集中收集。

所述制造操作台2的下表面开设有内凹槽7，所述内凹槽7的内部上侧均匀设置有集热片8，所述集热片8上设置有吸热管9，所述集热片8上均匀开设有穿过孔12，所述穿过孔12的内壁上均匀设置有凸出块13，所述吸热管9的外壁上设置有与凸出块13位置对应且相适配的内凹坑，所述吸热管9呈折返状设置，所述吸热管9的两端位于最右侧集热片8的右侧，所述吸热管9的两端均连接有接口管10。

制造操作台2内金属粉料层加热燃烧产生的热量通过制造操作台2传导到集热片8上，通过集热片8将热量散失到吸热管9上，吸热管9内设置流动的冷却媒介，冷却媒介吸收吸热管9上的热量并带走，通过凸出块13、内凹坑的配合作用，使得吸热管9与集热片8之间连接稳定，且使得吸热管9与集热片8之间接触面积增加，从而能够提高热量散失速率。

所述制造操作台2的内壁设置有温度传感设备6，所述接口管10的管路上安装流量调节阀门11，金属增材制造操作位于制造操作台2内腔的中左侧，集热片8、吸热管9设置在内凹槽7的中左侧，金属增材制造操作时，制造操作台2内腔产生的热量通过集热片8将热量传输至吸热管9，吸热管9内设置冷却媒介，通过冷却媒介将热量带走，抽吸罩1从上部吸热和烟气，配合吸热管9快速散热。

本方案设置处理器，温度传感设备6的输出端与处理器输入端连接，流量调节阀门11的输入端与处理器的输出端连接，处理器内预先存储正常温度值域，通过温度传感设备6对制造操作台2内部温度检测，并将检测的温度值输出至处理器，处理器对检测的温度值与正常温度值域对比，若检测的温度值在正常温度值域范围内时，则保持当前流量调节阀门11控制冷却媒介的流量；若检测的温度值大于正常温度值域范围时，则通过流量调节阀门11控制冷却媒介的流量提高，从而使得热量散失速率提高，降低温度；若检测的温度值小于正常温度值域范围时，则通过流量调节阀门11控制冷却媒介的流量减小，从而使得散热速率降低，使得制造操作台2内部温度回升至正常温度值域范围。

进一步地，所述抽吸罩1呈上小下大的中空锥形状，所述抽吸罩1的内壁涂覆有防腐蚀层，通过防腐蚀层的设置，使得抽吸罩1耐腐蚀性能增加，提高抽吸罩1的使用寿命。

进一步地，所述抽吸罩1的上端连接有抽吸管3，所述抽吸管3的管路上设置有过滤装置4和抽风机5，通过抽风机5的设置，通过抽吸管3和抽吸罩1抽吸作用，通过过滤装置4的设置，能够对抽吸的气体过滤作用。

进一步地，所述过滤装置4包括外壳体41，所述外壳体41的左右侧壁与抽吸管3连通，所述外壳体41的内腔设置有过滤筛板44，通过过滤筛板44的设置，实现对空气过滤作用。

进一步地，所述外壳体41的下表面设置有底盖45，所述过滤筛板44的下侧支撑在底盖45的上表面上，通过底盖45的设置，方便对过滤筛板44进行拆装更换作用。

进一步地，所述外壳体41内腔上部的左右侧均连接有支撑弹簧43，两侧的所述支撑弹簧43的相视一端均连接有夹持块42，两个所述夹持块42分别夹持在过滤筛板44的两侧壁上部，通过支撑弹簧43、夹持块42的配合作用，能够对过滤筛板44从两侧弹性夹持，从而使得过滤筛板44稳定支撑，具有一定的缓冲抗震效果。

进一步地，两个所述夹持块42的相视侧壁下部均设置成倾斜状，夹持块42的倾斜部位方便过滤筛板44从下侧上推。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，包括制造操作台(2)、抽吸罩(1)，其特征在于：所述制造操作台(2)位于抽吸罩(1)的下侧，且用于金属增材制造的激光发生器位于制造操作台(2)、抽吸罩(1)之间，所述制造操作台(2)用于金属增材制造操作，制造操作台(2)内敷设金属粉料层，通过激光发生器对金属粉料层加热，使得加热位置成型，加热产生的热量和烟气通过抽吸罩(1)抽吸带走，所述制造操作台(2)的下表面开设有内凹槽(7)，所述内凹槽(7)的内部上侧均匀设置有集热片(8)，所述集热片(8)上设置有吸热管(9)，所述集热片(8)上均匀开设有穿过孔(12)，所述穿过孔(12)的内壁上均匀设置有凸出块(13)，所述吸热管(9)的外壁上设置有与凸出块(13)位置对应且相适配的内凹坑，所述吸热管(9)呈折返状设置，所述吸热管(9)的两端位于最右侧集热片(8)的右侧，所述吸热管(9)的两端均连接有接口管(10)，所述制造操作台(2)的内壁设置有温度传感设备(6)，所述接口管(10)的管路上安装流量调节阀门(11)，金属增材制造操作位于制造操作台(2)内腔的中左侧，集热片(8)、吸热管(9)设置在内凹槽(7)的中左侧，金属增材制造操作时，制造操作台(2)内腔产生的热量通过集热片(8)将热量传输至吸热管(9)，吸热管(9)内设置冷却媒介，通过冷却媒介将热量带走，抽吸罩(1)从上部吸热和烟气，配合吸热管(9)快速散热。

2.根据权利要求1所述的一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，其特征在于：所述抽吸罩(1)呈上小下大的中空锥形状，所述抽吸罩(1)的内壁涂覆有防腐蚀层。

3.根据权利要求1所述的一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，其特征在于：所述抽吸罩(1)的上端连接有抽吸管(3)，所述抽吸管(3)的管路上设置有过滤装置(4)和抽风机(5)。

4.根据权利要求3所述的一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，其特征在于：所述过滤装置(4)包括外壳体(41)，所述外壳体(41)的左右侧壁与抽吸管(3)连通，所述外壳体(41)的内腔设置有过滤筛板(44)。

5.根据权利要求4所述的一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，其特征在于：所述外壳体(41)的下表面设置有底盖(45)，所述过滤筛板(44)的下侧支撑在底盖(45)的上表面上。

6.根据权利要求4所述的一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，其特征在于：所述外壳体(41)内腔上部的左右侧均连接有支撑弹簧(43)，两侧的所述支撑弹簧(43)的相视一端均连接有夹持块(42)，两个所述夹持块(42)分别夹持在过滤筛板(44)的两侧壁上部。

7.根据权利要求6所述的一种SLM金属增材制造过程中的冷却辅助装置，其特征在于：两个所述夹持块(42)的相视侧壁下部均设置成倾斜状。

Images