CN115138876B - 净化风场产生装置及增材制造设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种净化风场产生装置包括成形容置部、送风部、出风部和第一调节部。成型容置部包括相对的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁之间具有成型室，成型室具有底壁，第一侧壁设有第一送风口和第二送风口，第二侧壁设有第一出风口和第二出风口，第二送风口位于第一送风口背离底壁的一侧。送风部用于向成型室补充气体。出风部用于将成型室内的气体引出。第一调节部，设置于第二侧壁，第一出风口连通成型室的部分形成第一流通口。第一调节部用于调节第一流通口相对靠近或远离底壁。使得风场尽量将多余的粉料通过第一出风口带出，避免了粉料在底壁靠近第二侧壁的位置堆积。还提供一种增材制造设备。

Description

净化风场产生装置及增材制造设备

技术领域

本申请涉及增材制造领域，具体涉及一种净化风场产生装置及增材制造设备。

背景技术

增材制造装置的基本过程是金属粉末被铺开成粉床后被激光熔化，首先要求激光熔化金属粉末时的气氛为低氧含量的环境，需要用氩气、氮气等惰性的气氛环境保护住成形部分，防止过分氧化和甚至爆炸。

成型室内形成风场一方面通过气体入口送入气体，另一方面通过气体出口引出气体，气体出口无法紧贴底壁设置，使得金属粉末在底壁上靠近气体出口的位置堆积。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种净化风场产生装置及增材制造设备，以解决粉料在底壁靠近气体出口处堆积的问题。

本申请的实施例提供一种净化风场产生装置，包括成形容置部、送风部、出风部和第一调节部。所述成型容置部包括相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁之间具有成型室，所述成型室具有底壁，所述第一侧壁设有送风单元，所述送风单元包括第一送风口和第二送风口，所述第二侧壁设有出风单元，所述出风单元包括第一出风口和第二出风口，所述第二送风口位于所述第一送风口背离所述底壁的一侧。所述送风部，与所述送风单元连通，用于向所述成型室补充气体。所述出风部，与所述出风单元连通，用于将所述成型室内的气体引出。所述第一调节部，设置于所述第二侧壁，所述第一出风口连通所述成型室的部分形成第一流通口。所述第一调节部用于调节所述第一流通口相对靠近或远离所述底壁。

这种净化风场产生装置，通过设置第二出风口使得靠近成型室内的风场得到调节，成型室内的风场靠近第二侧壁的部分被抬高，从而使得风场尽量将多余的粉料通过第一出风口带出，避免了粉料在底壁靠近第二侧壁的位置堆积。第一调节件设置于第一流通口处，使得第一流通口能够被调节，从而进一步调控成型室内的风场。根据增材制造时使用的粉料规格，或者根据成型室内实时的风场情况，改变第一流通口的位置或大小，减少粉料在底壁靠近第二侧壁处的堆积量。

在本申请一些可能的实施例中，所述第一调节部包括挡板，所述挡板设置于所述第二侧壁。所述挡板能够从所述底壁向所述第二出风口的方向活动，以遮挡所述第一出风口靠近所述底壁的部分，所述第一出风口靠近所述第二出风口的部分形成所述第一流通口。

这种净化风场产生装置，通过挡板遮挡地形式改变第一流通口的大小和位置，当挡板向第二出风口的方向活动时，使得第一流通口的中心位置背离底壁移动，而且第一流通口的整体大小变小。

在本申请一些可能的实施例中，所述第一调节部包括挡板，所述挡板能够从所述第二出风口向所述底壁的方向活动，以遮挡所述第一出风口靠近所述第二出风口的部分，所述第一出风口靠近所述底壁的部分形成所述第一流通口。

这种净化风场产生装置，通过挡板遮挡地形式改变第一流通口的大小和位置，当挡板向底壁的方向活动时，使得第一流通口的中心位置向靠近底壁的方向移动，而且第一流通口的整体大小变小。

在本申请一些可能的实施例中，所述第一调节部包括多个挡板，相邻两个挡板之间滑动连接。

这种净化风场产生装置，通过设置多个滑动配合的挡板，使得挡板能够重叠放置，从而减小第一调节部在第二侧壁上的占用面积。

在本申请一些可能的实施例中，所述第一出风口包括布置在所述第二侧壁的多个出风孔。所述第一调节部包括多个调节阀。每个所述调节阀对应安装在一个所述出风孔处，所述调节阀用于调节对应的所述出风孔的流通面积。

这种净化风场产生装置，能够通过每个调节阀单独控制对应的出风孔，通过调节对应的出风孔的流通面积，使得第一出风口整体相对底壁的位置发生改变，从而改变成型室内的风场。

在本申请一些可能的实施例中，所述第二侧壁设置有第二调节部，所述第二出风口连通所述成型室的部分形成第二流通口，所述第二调节部用于调节所述第二流通口相对靠近或远离所述底壁。

这种净化风场产生装置，通过第二调节部调整第二流通口在第二侧壁上的位置，从而调节成型室内的风场，可以减少粉料在底壁靠近第二侧壁处的堆积量。

在本申请一些可能的实施例中，所述成型容置部还包括相对的第三侧壁和第四侧壁；所述第三侧壁和所述第四侧壁分设于所述第一侧壁的两侧。所述第三侧壁上设置有第一检测部。所述底壁靠近所述第二侧壁的位置形成检测区，所述第一检测部用于检测所述检测区上物料的多少。所述第一检测部与所述第一调节部电性连接。

这种净化风场产生装置，通过第一检测部检测检测区的物料，从而为第一流通口的调节提供依据。使得第一流通口调节后，在底壁靠近第二侧壁堆积的物料能够被带出成型室，而后续的物料尽量不停留在底壁上。另外，成型室内的风场调节后，又不能对增材制造过程产生过大影响，以保证增材成型产品的性能。

在本申请一些可能的实施例中，所述成型容置部还包括相对的第三侧壁和第四侧壁；所述第三侧壁和所述第四侧壁分设于所述第一侧壁的两侧。所述第三侧壁上设置有第二检测部。所述第二检测部用于检测所述成型室内的风速分布，所述第二检测部与所述第一调节部电性连接。

这种净化风场产生装置，通过第二检测部检测成型室内的风速分布，通过风速分布信息指导第一调节部调节成型室内风场，从而使得成型室内形成粉料能顺利送出成型室的风场，而该风场下，增材制造区域具有较好的温度分布，还能够使得增材区域处于惰性气氛下，保证增材制造的产品具有优良的性能。

在本申请一些可能的实施例中，所述第二检测部包括分布在所述第三侧壁的多个风速传感器。

这种净化风场产生装置，通过设置多个风速传感器，扩大第二检测部的布置面积，从而使得第二检测部检测得到的成型室内的风场分布更加准确。

本申请的实施例还提供了一种增材制造设备，包括上述的净化风场产生装置。

这种增材制造设备，通过设置第二出风口使得靠近成型室内的风场得到调节，成型室内的风场靠近第二侧壁的部分被抬高，从而使得风场尽量将多余的粉料通过第一出风口带出，避免了粉料在底壁靠近第二侧壁的位置堆积。第一调节件设置于第一流通口处，使得第一流通口能够被调节，从而进一步调控成型室内的风场。根据增材制造时使用的粉料规格，或者根据成型室内实时的风场情况，改变第一流通口的位置或大小，减少粉料在底壁靠近第二侧壁处的堆积量。

附图说明

图1是本申请的一个实施例中的净化风场产生装置的内部结构示意图。

图2是本申请的一个实施例中的成型室的内部结构示意图，第一调节部未遮挡第一出风口，第二调节部未遮挡第二出风口。

图3是本申请的一个实施例中的成型室的内部结构示意图，第一调节部部分遮挡第一出风口，第二调节部部分遮挡第二出风口。

主要元件符号说明

净化风场产生装置 001

成型容置部 100

成型室 110

第一侧壁 130

第一送风口 131

第二送风口 133

第二侧壁 150

出风孔 1501

第一出风口 151

第一流通口 151a

第二出风口 153

第二流通口 153a

第三侧壁 170

第四侧壁 190

送风部 200

出风部 300

第一调节部 400

挡板 410

第二调节部 500

第一检测部 600

光学传感器 610

第二检测部 700

风速传感器 710

调控部 800

第一方向 X

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请的实施例提供一种净化风场产生装置，包括成形容置部、送风部、出风部和第一调节部。所述成型容置部包括相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁之间具有成型室，所述成型室具有底壁，所述第一侧壁设有送风单元，所述送风单元包括第一送风口和第二送风口，所述第二侧壁设有出风单元，所述出风单元包括第一出风口和第二出风口，所述第二送风口位于所述第一送风口背离所述底壁的一侧。所述送风部，与所述送风单元连通，用于向所述成型室补充气体。所述出风部，与所述出风单元连通，用于将所述成型室内的气体引出。所述第一调节部，设置于所述第二侧壁，所述第一出风口连通所述成型室的部分形成第一流通口。所述第一调节部用于调节所述第一流通口相对靠近或远离所述底壁。

这种净化风场产生装置，通过设置第二出风口使得靠近成型室内的风场得到调节，成型室内的风场靠近第二侧壁的部分被抬高，从而使得风场尽量将多余的粉料通过第一出风口带出，避免了粉料在底壁靠近第二侧壁的位置堆积。第一调节件设置于第一流通口处，使得第一流通口能够被调节，从而进一步调控成型室内的风场。根据增材制造时使用的粉料规格，或者根据成型室内实时的风场情况，改变第一流通口的位置或大小，减少粉料在底壁靠近第二侧壁处的堆积量。

本申请的实施例还提供了一种增材制造设备，包括上述的净化风场产生装置。

这种增材制造设备，能够避免粉料在底壁靠近第二侧壁的位置堆积，保持成型室内的环境，使得增材制造处于良好的温度布局以及惰性气氛下，保证了增材制造得到的产品具有优良的性能。

下面结合附图，对本申请的实施例作进一步的说明。

实施例一

请参阅图1，本申请的第一实施方式提供一种净化风场产生装置001，用于为增材制造过程提供良好的成型环境。这种净化风场产生装置001包括成形容置部、送风部200、出风部300和第一调节部400。

成型容置部100包括第一侧壁130、第二侧壁150、第三侧壁170和第四侧壁190。第一侧壁130和第二侧壁150相对设置，第三侧壁170和第四侧壁190相对设置。第一侧壁130、第二侧壁150、第三侧壁170和第四侧壁190围合形成大致呈立方体的成型室110。在第一侧壁130设有送风单元，送风单元包括第一送风口131和第二送风口133，第二侧壁150设有出风单元，出风单元包括第一出风口151。

送风部200与送风单元连通，通过送风部200向成型室110输送气体。出风部300与出风单元连通，通过出风部300将成型室110的气体引出。通过送风部200和出风部300的共同运作，使得成型室110内具有风场，该风场能够维持成型室110内的惰性气氛，也可以保持成型室110内的温度布局。在合理的风场下，成型室110内的增材制造得到的产品具有合理的性能，保证产品的良品率。增材制造使用粉料，在增材制造过程中会产生多余的粉料，多余的粉料需要通过出风单元引出成型室110。风场除了为增材制造的区域提供惰性气氛，制造合理的温度分布外，还需要将尽量多的粉料引出成型室110。

由于靠近第二侧壁150位置的风场对粉料的抬升力较低，底壁靠近第二侧壁150的位置容易堆积粉料。为了增加靠近第二侧壁150位置的风场对粉料的抬升力，在第一出风口151背离底壁的一侧设置有第二出风口153。第二出风口153使得一部分风从远离底壁的位置流出，从而使得提高靠近第二侧壁150位置的风场对粉料的抬升力。增加第二出风口153会对成型室110内增材制造位置的风场产生一定影响，为了使得额增材制造位置的风场也处于合理的范围，需要根据成型室110内的具体情况进行风场的调节。

在垂直于底壁的第一方向X上，第二出风口153位于第一送风口131和第二送风口133之间，避免第二出风口153离第一出风口151太远，而影响靠近底壁位置的风场对粉料的抬升力。

请参阅图2和图3，通过调节第一出风口151即可控制成型室110内的风场，第一调节部400用于调节第一出风口151。第一调节部400设置于第二侧壁150，第一出风口151设置于第二侧壁150上，第一调节部400部分遮挡第一出风口151，即可实现第一出风口151的调节。第一出风口151连通成型室110的部分形成第一流通口151a。当第一调节部400不遮挡第一出风口151的时候，整个第一出风口151均为第一流通口151a。当第一调节部400遮挡部分第一出风口151时，第一出风口151未被遮挡的部分形成第一流通口151a。因此，通过第一调节部400遮挡第一出风口151的程度，可以调节第一流通口151a与底壁的相对位置。此处第一流通口151a与底壁的相对位置指，第一流通口151a的几何中心与底壁的距离。

第一调节部400包括多块挡板410，相邻的两块挡板410滑动连接，当挡板410滑动至所有挡板410相互重叠时，第一调节部400在第二侧壁150的投影具有最小的面积，从而减小第一调节部400在第二侧壁150上的面积占用。当相邻两个挡板410相互滑动以展开第一调节部400时，第一调节部400遮挡第一出风口151，调整第一流通口151a的大小和位置。

第一调节部400设置第一出风口151靠近底壁的位置，第一调节部400展开时从靠近底壁的位置向第二出风口153的位置活动，从而遮挡第一出风口151靠近底壁的部分。第一出风口151靠近第二出风口153的部分形成第一流通口151a。

可以理解的，第一调节部400也可以设置在第一出风口151靠近第二出风口153的位置，第一调节部400展开时从靠近第二出风口153的位置向底壁的位置活动，从而遮挡第一出风口151靠近第二出风口153的部分。第一出风口151靠近底壁的部分形成第一流通口151a。

可以理解的，第一调节部400也可以设置为一块挡板410，挡板410与第二侧壁150滑动连接，从而调节挡板410与第一出风口151的相对位置。

与第一调节部400相对的，第二侧壁150上还设置有第二调节部500。

通过调节第二出风口153也可控制成型室110内的风场，第二调节部500用于调节第二出风口153。第二调节部500设置于第二侧壁150，第二出风口153设置于第二侧壁150上，第二调节部500部分遮挡第二出风口153，即可实现第二出风口153的调节。第二出风口153连通成型室110的部分形成第二流通口153a。当第二调节部500不遮挡第二出风口153的时候，整个第二出风口153均为第二流通口153a。当第二调节部500遮挡部分第二出风口153时，第二出风口153未被遮挡的部分形成第二流通口153a。因此，通过第二调节部500遮挡第二出风口153的程度，可以调节第二流通口153a与底壁的相对位置。

第二调节部500也包括多块挡板410，相邻的两块挡板410滑动连接，当挡板410滑动至所有挡板410相互重叠时，第二调节部500在第二侧壁150的投影具有最小的面积，从而减小第二调节部500在第二侧壁150上的面积占用。当相邻两个挡板410相互滑动以展开第二调节部500时，第二调节部500遮挡第二出风口153，调整第二流通口153a的大小和位置。

第二调节部500设置第二出风口153靠近底壁的位置，第二调节部500展开时从靠近底壁的位置向第二出风口153的位置活动，从而遮挡第二出风口153靠近底壁的部分。第二出风口153靠近第二出风口153的部分形成第二流通口153a。

驱动挡板410相对第二侧壁150移动的驱动件可以为丝杆副，丝杆副的丝杆螺母驱动挡板410相对第二侧壁150移动，能够使得挡板410的移动十分精准。当然，可以采用其他驱动件，只要能够驱动挡板410相对第二侧壁150移动，且能够使得挡板410移动后与第二侧壁150保持稳定的位置关系即可。

可以理解的，第一出风口151和第二出风口153均通过多个出风孔1501形成。出风孔1501布置在第二侧壁150上，每个出风孔1501单独引出成型室110内的气体。第一调节部400和第二调节部500还可以为第二侧壁150上的调节阀，每个调节阀对应一个出风孔1501。通过控制调节阀的开合程度，即可调节对应的出风孔1501的流通面积。流通面积指流体流过出风孔1501时，垂直于流体流动方向的流体截面面积。通过控制出风孔1501的流通面积，即可控制第一流通孔或第二流通孔相对底壁的大小和位置。

第一调节件和第二调节件对成型室110内风场的调节还需要一定依据。第三侧壁170上设置有第一检测部600，第一检测部600能够检测到底壁靠近第二侧壁150位置的粉料信息，第一检测部600与第一调节部400通过调控部800电性连接，第一检测部600与第二调节部500通过调控部800电性连接，使得第一检测部600检测到相关信息后，调控部800直接控制第一调节部400和第二调节部500运作。

底壁靠近第二侧壁150的位置形成检测区，第一检测部600包括光学传感器610，通过光学传感器610能够检测到检测区内粉料的多少。当第一检测部600检测到检测区内堆积的粉料过多时，则可以控制第一流通口151a靠近底壁，从而使得底壁上位于低位的粉料也能够进入第一流通口151a。另外，也可以控制第二流通口153a远离底壁，从而提高风场位于第二侧壁150位置对粉料的抬升力。当第一检测部600检测到检测区的粉料不多时，又可以控制第一调节部400和第二调节部500进行相反的动作。

第三侧壁170上还设置有第二检测部700，第二检测部700与第一调节部400通过调控部800电性连接，第二检测部700与第二调节部500通过调控部800电性连接，第二检测部700能够检测成型室110内的风速分布，调控部800根据风速分布得到成型室110内当前的风场，调控部800根据风速分布调节，进而调节成型室110内的风场。通过调控部800的调节，使得成型室110内的风场向预设的风场转变，在预设的风场情况下，增材制造能够得到较好的产品，而粉料也能够通过出风单元尽量排出。

可以理解的，也可以不设置调控部800，而使用显示单元显示相关的检测信息，操作人员得到检测信息后，人工调节第一调节部400和第二调节部500。

第二检测部700包括分布在第三侧壁170的多个风速传感器710，风速传感器710能够感测对应区域的风速，而所有风速传感器710得到的数据汇总后，能够得到成型室110内的风速分布云图，通过大范围的风速分布云图，能够为第一调节部400和第二调节部500提供更加精准的调节依据，使得调节之后的风场符合预期。

这种净化风场产生装置001，通过设置第二出风口153使得靠近成型室110内的风场得到调节，成型室110内的风场靠近第二侧壁150的部分被抬高，从而使得风场尽量将多余的粉料通过第一出风口151带出，避免了粉料在底壁靠近第二侧壁150的位置堆积。第一调节件设置于第一流通口151a处，使得第一流通口151a能够被调节，从而进一步调控成型室110内的风场。根据增材制造时使用的粉料规格，或者根据成型室110内实时的风场情况，改变第一流通口151a的位置或大小，减少粉料在底壁靠近第二侧壁150处的堆积量。

实施例二

本申请的第二实施方式提供一种增材制造设备，包括材料熔化装置、材料添加装置和实施例一的净化风场产生装置001。

材料熔化装置包括激光发生装置，材料添加装置用于向成型室110内添加材料。

添加到成型室110内的材料通过激光发生装置熔化，然后再添加下一层材料进行熔化，直至产品成型。

这种增材制造设备，能够避免粉料在底壁靠近第二侧壁150的位置堆积，保持成型室110内的环境，使得增材制造处于良好的温度布局以及惰性气氛下，保证了增材制造得到的产品具有优良的性能。

另外，本领域技术人员还可在本申请精神内做其它变化，当然，这些依据本申请精神所做的变化，都应包含在本申请所公开的范围。

Claims (10)

1.一种净化风场产生装置，其特征在于，包括：

成型容置部，包括相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁之间具有成型室，所述成型室具有底壁，所述第一侧壁设有送风单元，所述送风单元包括第一送风口和第二送风口，所述第二侧壁设有出风单元，所述出风单元包括第一出风口和第二出风口，所述第二送风口位于所述第一送风口背离所述底壁的一侧，所述第二出风口位于所述第一出风口背离所述底壁的一侧，在垂直于所述底壁的第一方向上，所述第二出风口位于所述第一送风口和所述第二送风口之间；

送风部，与所述送风单元连通，用于向所述成型室补充气体；

出风部，与所述出风单元连通，用于将所述成型室内的气体引出；

第一调节部，设置于所述第二侧壁，所述第一出风口连通所述成型室的部分形成第一流通口；

所述第一调节部用于调节所述第一流通口相对靠近或远离所述底壁。

2.如权利要求1所述的净化风场产生装置，其特征在于，所述第一调节部包括挡板，所述挡板设置于所述第二侧壁；

所述挡板能够从所述底壁向所述第二出风口的方向活动，以遮挡所述第一出风口靠近所述底壁的部分，所述第一出风口靠近所述第二出风口的部分形成所述第一流通口。

3.如权利要求1所述的净化风场产生装置，其特征在于，所述第一调节部包括挡板，所述挡板设置于所述第二侧壁；

所述挡板能够从所述第二出风口向所述底壁的方向活动，以遮挡所述第一出风口靠近所述第二出风口的部分，所述第一出风口靠近所述底壁的部分形成所述第一流通口。

4.如权利要求2或3所述的净化风场产生装置，其特征在于，所述第一调节部包括多个挡板，相邻两个挡板之间滑动连接。

5.如权利要求1所述的净化风场产生装置，其特征在于，所述第一出风口包括布置在所述第二侧壁的多个出风孔；

所述第一调节部包括多个调节阀；

每个所述调节阀对应安装在一个所述出风孔处，所述调节阀用于调节对应的所述出风孔的流通面积。

6.如权利要求1所述的净化风场产生装置，其特征在于，所述第二侧壁设置有第二调节部，所述第二出风口连通所述成型室的部分形成第二流通口，所述第二调节部用于调节所述第二流通口相对靠近或远离所述底壁。

7.如权利要求1所述的净化风场产生装置，其特征在于，所述成型容置部还包括相对的第三侧壁和第四侧壁；所述第三侧壁和所述第四侧壁分设于所述第一侧壁的两侧；

所述第三侧壁上设置有第一检测部；

所述底壁靠近所述第二侧壁的位置形成检测区，所述第一检测部用于检测所述检测区上物料的多少；

所述第一检测部与所述第一调节部电性连接。

8.如权利要求1所述的净化风场产生装置，其特征在于，所述成型容置部还包括相对的第三侧壁和第四侧壁；所述第三侧壁和所述第四侧壁分设于所述第一侧壁的两侧；

所述第三侧壁上设置有第二检测部；

所述第二检测部用于检测所述成型室内的风速分布，所述第二检测部与所述第一调节部电性连接。

9.如权利要求8所述的净化风场产生装置，其特征在于，所述第二检测部包括分布在所述第三侧壁的多个风速传感器。

10.一种增材制造设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的净化风场产生装置。