CN115156552A - 一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置与方法 - Google Patents

一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置与方法 Download PDF

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CN115156552A CN202210800054.0A CN202210800054A CN115156552A CN 115156552 A CN115156552 A CN 115156552A CN 202210800054 A CN202210800054 A CN 202210800054A CN 115156552 A CN115156552 A CN 115156552A
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Abstract

本发明公开了一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置与方法;包括筛粉仓,粉料回收仓,二位三通电磁阀,二位二通电磁阀,筛粉仓进粉口,通过进粉管连通成型缸的外侧区域;筛粉仓出粉口,通过输粉管连通粉料缸的外侧区域;二位三通电磁阀的第一出口,通过管道连通筛粉仓;二位三通电磁阀的第二出口,通过管道连通筛粉仓的出粉口与输粉管的衔接处。本发明在增材制造过程中,对粉末的筛分、回收、送粉等实行闭环管理,克服了传统工艺中在打印过程中,由于打印的零件尺寸较大,或者粉末材料不足等情况下,需要外部筛粉再打开设备添加粉末而造成打印中断进而影响样件性能等问题。

Description

一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置与方法
技术领域
本发明涉及金属增材制造领域,尤其涉及一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置与方法。
背景技术
与传统制造相比,增材制造具有无需道具、模具,开发周期短、能够成型复杂件等优点,尤其是粉末床增材制造技术,所制造的零件陈相公精度高,力学性能优良,最近几年得到快速发展。目前研究和使用较多的粉末主要有铁基合金、钛合金、铝合金、镍基合金、钴基合金等制造的粉末。
粉末床增材制造技术通常是在打印前准备好粉末,通过多次筛粉、烘干等操作保证粉末质量达到要求。激光选区熔化是粉末床增材制造的代表技术。将粉末添加至分料缸,通过铺粉车将粉末送至成型缸,并且将多余的粉末以及飞溅残渣等推到回收仓内,等待进一步的处理。
在打印过程中,如果打印较大尺寸零件,或者粉末材料不充足情况下,常常需要将粉末取出进行筛粉,去除杂质残渣等,再次添加至机器中。有些粉末还需要进行烘干操作,这就影响了打印效率,更甚至由于中间的中断而影响了零件的性能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足,提供一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置与方法。克服了传统工艺中在打印过程中,由于打印的零件尺寸较大,或者粉末材料不足等情况下,造成打印中断和打印性能的问题。
本发明通过下述技术方案实现:
一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置,包括:
成型腔100;
粉料缸130;
成型缸160;
筛粉仓210;
粉料回收仓240;
二位三通电磁阀260;
二位二通电磁阀230;
所述筛粉仓210进粉口,通过进粉管200连通成型缸160的外侧区域;
所述筛粉仓210出粉口,通过输粉管220连通粉料缸130的外侧区域;
所述二位三通电磁阀260的第一出口,通过管道连通筛粉仓210;
所述二位三通电磁阀260的第二出口,通过管道连通筛粉仓210的出粉口与输粉管220的衔接处;
所述粉料回收仓240通过二位二通电磁阀230,连接在筛粉仓210的出粉口与输粉管220的衔接处。
所述二位三通电磁阀260的进气口,连接进气管270;
当二位三通电磁阀260处于闭合状态时,从进气管270进来的气体连通输粉管220;
当二位三通电磁阀260处于打开状态时,从进气管270进来的气体连通筛粉仓210。
所述筛粉仓210的一侧,安装有位置传感器250。
所述筛粉仓210的侧壁设置有起振器214。
所述筛粉仓210内置有一筛网211;在位于筛网211外缘处的筛粉仓210侧壁上设有一仓门开关212;仓门开关212连接残渣收集仓213。
所述筛粉仓210呈V型漏斗状。
一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理方法,包括循环模式和非循环模式;
循环模式:
步骤S11:作业时,粉料缸130上升,铺粉车120将粉料缸130的粉末平推至成型缸160,平铺过程中,多余的粉末以及飞溅送至进粉管200;
步骤S12:粉末以及飞溅通过进粉管200落入到筛粉仓210当中;随着筛粉仓210内粉末的逐渐增多,筛粉仓210逐渐下移触碰到位置传感器250;开始进行筛粉操作;
步骤S13:起振器214打开,二位三通电磁阀260闭合,二位二通电磁阀230闭合,仓门开关212闭合,进气管270开始进气,气体流入输粉管220;
筛粉仓210出粉口的粉末经过输粉管220被气体送入到粉料缸130上方的落粉槽110,再由落粉槽110均匀的落在粉料缸中;筛粉仓210缓缓上升;
步骤S14:筛粉仓210回到原始位置,触碰到位置传感器250,起振器214停止工作;二位三通电磁阀260打开,仓门开关212打开,进气管270进气,经过二位三通电磁阀260的第一出口,将飞溅残渣吹入到残渣收集仓213;
步骤S15:待筛网211上的飞溅残渣清理干净后,仓门开关212关闭,进气管270停止进气,二位三通电磁阀260闭合;
步骤S16:循环步骤S11至步骤S15完成打印工作;
非循环模式:
步骤S21:作业时,粉料缸130上升,铺粉车120将粉料缸130的粉末平推至成型缸160,平铺过程中,多余的粉末以及飞溅送至进粉管200;
步骤S22:粉末以及飞溅通过进粉管200落入到筛粉仓210当中;随着筛粉仓210内粉末的逐渐增多,筛粉仓210逐渐下移触碰到位置传感器250;开始进行筛粉操作;
步骤S23:起振器214打开,二位二通电磁阀230打开,仓门开关212闭合,进气管270不进气,筛粉仓210出粉口的粉末直接依靠重力作用,落至粉料回收仓240;
步骤S24:筛粉仓210回到原始位置,触碰到位置传感器250,起振器214停止工作;二位三通电磁阀260打开,仓门开关212打开,进气管270进气,经过二位三通电磁阀260的第一出口,将飞溅残渣吹入到残渣收集仓213;
步骤S25:待筛网211上的残渣清理干净后,仓门开关212关闭,进气管270停止进气,二位三通电磁阀260闭合;
步骤S26:循环步骤S21至步骤S25完成打印工作。
本发明相对于现有技术,具有如下的优点及效果:
本发明在增材制造作业时,通过外部设置的筛粉仓210、粉料回收仓240、
二位三通电磁阀260和二位二通电磁阀230以及管路部件的有机结合,与成型腔构成了筛分、回收、送粉等粉末闭环管理体系。克服了传统工艺中在打印过程中,由于打印的零件尺寸较大,或者粉末材料不足等情况下,需要外部筛粉再打开设备添加粉末而造成打印中断进而影响样件性能等问题。
采用本发明筛分、回收、送粉等闭环管理装置;当打印当前层结束后进行铺粉,多于粉末以及飞溅残渣等通过管道送至筛粉仓内,当筛粉仓达到一定重量时候,向下会触发位置传感器开关,开始进行筛粉操作。若在打印过程中,粉末回收仓的开关处于闭合状态,进气管下管道送气将粉末送回粉料缸;若是打印结束,粉末回收仓处于打开状态,粉末顺利落到粉末回收仓内。当筛粉结束后,筛粉仓回到初始位置。通入气体将残渣吹到残渣收集仓内。通过本发明可以将粉末原地进行处理,不需要在粉末不够时要打开仓门加粉,避免了粉末氧化、受潮等不利因素,保证了零件成型的效率与性能的一致性,降低了金属粉末的危险性。
附图说明
图1为本发明粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置结构示意图;
图2为本发明筛粉仓、二位三通电磁阀和二位二通电磁阀的局部连接放大示意图;
图中:成型腔100;落粉槽110;铺粉车120;粉料缸130;激光束140;加工件150;成型缸160;进粉管200;筛粉仓210;筛网211;仓门开关212;残渣收集仓213;起振器214;输粉管220;二位二通电磁阀230;粉料回收仓240;位置传感器250;二位三通电磁阀260;进气管270。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
本发明公开了一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置,包括:成型腔100、粉料缸130、成型缸160、筛粉仓210、粉料回收仓240、二位三通电磁阀260、二位二通电磁阀230;
成型腔100内部为封闭状态,其内充满惰性气体保护。
筛粉仓210与外部为密封状态。
所述筛粉仓210进粉口,通过进粉管200连通成型缸160的外侧区域;
所述筛粉仓210出粉口,通过输粉管220连通粉料缸130的外侧区域;
所述二位三通电磁阀260的第一出口,通过管道连通筛粉仓210;
所述二位三通电磁阀260的第二出口,通过管道连通筛粉仓210的出粉口与输粉管220的衔接处;
所述粉料回收仓240通过二位二通电磁阀230,连接在筛粉仓210的出粉口与输粉管220的衔接处。
所述二位三通电磁阀260的进气口,连接进气管270;
当二位三通电磁阀260处于闭合状态时,从进气管270进来的气体连通输粉管220;
当二位三通电磁阀260处于打开状态时,从进气管270进来的气体连通筛粉仓210。
进气管270,为了增强压力,顺利将粉末进行传输以及将残渣吹只残渣收集仓213,气体在从二位三通电磁阀260出来以后,通过管道连通筛粉仓210,这段管道的直径,先由大直径,在变为小直径管道连接筛粉仓210。
进气管270所进的气体,与成型腔100内的保护气体相同,防止粉末氧化或者混入其他杂质。
所述筛粉仓210的一侧,安装有位置传感器250。初始状态处于位置传感器250的上方,随着筛粉仓210内部粉末的增加,筛粉仓210向下移动触碰到下方的位置传感器时,进行筛粉操作;当粉末逐渐减少,再次触碰到上方位置传感器时,筛粉结束。
所述筛粉仓210的侧壁设置有起振器214。
所述筛粉仓210内置有一筛网211;在位于筛网211外缘处的筛粉仓210侧壁上设有一仓门开关212;仓门开关212连接残渣收集仓213。仓门开关212,可通过舵机或者电机控制仓门的打开与关闭。
筛网211通过卡扣连接筛粉仓210,便于针对不同的粉末可以进行更换不同目数的筛网。
所述筛粉仓210呈V型漏斗状。
本发明粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理方法,包括循环模式和非循环模式,具体如下:
循环模式:
步骤S11:作业时,粉料缸130上升,铺粉车120将粉料缸130的粉末平推至成型缸160,平铺过程中,多余的粉末以及飞溅送至进粉管200;
步骤S12:粉末以及飞溅通过进粉管200落入到筛粉仓210当中;随着筛粉仓210内粉末的逐渐增多,筛粉仓210逐渐下移触碰到位置传感器250;开始进行筛粉操作;
步骤S13:起振器214打开,二位三通电磁阀260闭合,二位二通电磁阀230闭合,仓门开关212闭合,进气管270开始进气,气体流入输粉管220;
筛粉仓210出粉口的粉末经过输粉管220被气体送入到粉料缸130上方的落粉槽110,再由落粉槽110均匀的落在粉料缸中;筛粉仓210缓缓上升;
步骤S14:筛粉仓210回到原始位置,触碰到位置传感器250,起振器214停止工作;二位三通电磁阀260打开,仓门开关212打开,进气管270进气,经过二位三通电磁阀260的第一出口,将飞溅残渣吹入到残渣收集仓213;
步骤S15:待筛网211上的飞溅残渣清理干净后,仓门开关212关闭,进气管270停止进气,二位三通电磁阀260闭合;
步骤S16:循环步骤S11至步骤S15完成打印工作;
非循环模式:
步骤S21:作业时,粉料缸130上升,铺粉车120将粉料缸130的粉末平推至成型缸160,平铺过程中,多余的粉末以及飞溅送至进粉管200;
步骤S22:粉末以及飞溅通过进粉管200落入到筛粉仓210当中;随着筛粉仓210内粉末的逐渐增多,筛粉仓210逐渐下移触碰到位置传感器250;开始进行筛粉操作;
步骤S23:起振器214打开,二位二通电磁阀230打开,仓门开关212闭合,进气管270不进气,筛粉仓210出粉口的粉末直接依靠重力作用,落至粉料回收仓240;
步骤S24:筛粉仓210回到原始位置,触碰到位置传感器250,起振器214停止工作;二位三通电磁阀260打开,仓门开关212打开,进气管270进气,经过二位三通电磁阀260的第一出口,将飞溅残渣吹入到残渣收集仓213;
步骤S25:待筛网211上的残渣清理干净后,仓门开关212关闭,进气管270停止进气,二位三通电磁阀260闭合;
步骤S26:循环步骤S21至步骤S25完成打印工作。
上述提及的落粉槽110,其高度略高于铺粉车120的高度,使它们之间不会发生干涉;落粉槽110的内部,通过分流的方式保证落粉的均匀性。
本发明采用对粉末采取闭路管理系统,大大节约了人工筛粉的时间,提升了效率,避免外部筛粉对零件性能产生影响。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置,包括成型腔(100)、粉料缸(130)和成型缸(160);其特征在于还包括:
筛粉仓(210);
粉料回收仓(240);
二位三通电磁阀(260);
二位二通电磁阀(230);
所述筛粉仓(210)进粉口,通过进粉管(200)连通成型缸(160)的外侧区域;
所述筛粉仓(210)出粉口,通过输粉管(220)连通粉料缸(130)的外侧区域;
所述二位三通电磁阀(260)的第一出口,通过管道连通筛粉仓(210);
所述二位三通电磁阀(260)的第二出口,通过管道连通筛粉仓(210)的出粉口与输粉管(220)的衔接处;
所述粉料回收仓(240)通过二位二通电磁阀(230),连接在筛粉仓(210)的出粉口与输粉管(220)的衔接处。
2.根据权利要求1所述粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置,其特征在于:所述二位三通电磁阀(260)的进气口,连接进气管(270);
当二位三通电磁阀(260)处于闭合状态时,从进气管(270)进来的气体连通输粉管(220);
当二位三通电磁阀(260)处于打开状态时,从进气管(270)进来的气体连通筛粉仓(210)。
3.根据权利要求2所述粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置,其特征在于:所述筛粉仓(210)的一侧,安装有位置传感器(250)。
4.根据权利要求2所述粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置,其特征在于:所述筛粉仓(210)的侧壁设置有起振器(214)。
5.根据权利要求3所述粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置,其特征在于:所述筛粉仓(210)内置有一筛网(211);在位于筛网(211)外缘处的筛粉仓(210)侧壁上设有一仓门开关(212);仓门开关(212)连接残渣收集仓(213)。
6.根据权利要求3所述粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理装置,其特征在于:所述筛粉仓(210)呈V型漏斗状。
7.一种粉末床增材制造筛分回收送粉闭环管理方法,其特征在于:包括循环模式和非循环模式;
循环模式:
步骤S11:作业时,粉料缸(130)上升,铺粉车(120)将粉料缸(130)的粉末平推至成型缸(160),平铺过程中,多余的粉末以及飞溅送至进粉管(200);
步骤S12:粉末以及飞溅通过进粉管(200)落入到筛粉仓(210)当中;随着筛粉仓(210)内粉末的逐渐增多,筛粉仓(210)逐渐下移触碰到位置传感器(250);开始进行筛粉操作;
步骤S13:起振器(214)打开,二位三通电磁阀(260)闭合,二位二通电磁阀(230)闭合,仓门开关(212)闭合,进气管(270)开始进气,气体流入输粉管(220);
筛粉仓(210)出粉口的粉末经过输粉管(220)被气体送入到粉料缸(130)上方的落粉槽(110),再由落粉槽(110)均匀的落在粉料缸中;筛粉仓(210)缓缓上升;
步骤S14:筛粉仓(210)回到原始位置,触碰到位置传感器(250),起振器(214)停止工作;二位三通电磁阀(260)打开,仓门开关(212)打开,进气管(270)进气,经过二位三通电磁阀(260)的第一出口,将飞溅残渣吹入到残渣收集仓(213);
步骤S15:待筛网(211)上的飞溅残渣清理干净后,仓门开关(212)关闭,进气管(270)停止进气,二位三通电磁阀(260)闭合;
步骤S16:循环步骤S11至步骤S15完成打印工作;
非循环模式:
步骤S21:作业时,粉料缸(130)上升,铺粉车(120)将粉料缸(130)的粉末平推至成型缸(160),平铺过程中,多余的粉末以及飞溅送至进粉管(200);
步骤S22:粉末以及飞溅通过进粉管(200)落入到筛粉仓(210)当中;随着筛粉仓(210)内粉末的逐渐增多,筛粉仓(210)逐渐下移触碰到位置传感器(250);开始进行筛粉操作;
步骤S23:起振器(214)打开,二位二通电磁阀(230)打开,仓门开关(212)闭合,进气管(270)不进气,筛粉仓(210)出粉口的粉末直接依靠重力作用,落至粉料回收仓(240);
步骤S24:筛粉仓(210)回到原始位置,触碰到位置传感器(250),起振器(214)停止工作;二位三通电磁阀(260)打开,仓门开关(212)打开,进气管(270)进气,经过二位三通电磁阀(260)的第一出口,将飞溅残渣吹入到残渣收集仓(213);
步骤S25:待筛网(211)上的残渣清理干净后,仓门开关(212)关闭,进气管(270)停止进气,二位三通电磁阀(260)闭合;
步骤S26:循环步骤S21至步骤S25完成打印工作。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116393716A (zh) * 2023-06-06 2023-07-07 太原科技大学 激光熔覆增材制造用的多功能送粉器及其应用方法

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CN116393716A (zh) * 2023-06-06 2023-07-07 太原科技大学 激光熔覆增材制造用的多功能送粉器及其应用方法
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