CN204308193U - 一种增材制造设备用保护气体供应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增材制造设备用保护气体供应装置，包括相对应布置的进气装置和出气装置，进气装置包括进气通道、设于进气通道内的多个连续排列的进气腔室，及向各进气腔室供应保护气体的进气管道，进气通道侧壁上与各进气腔室相对应分别设有多个进气通孔，出气装置包括出气通道和连续排列设于出气通道侧壁上的多个出气口，出气通道一端为封闭端，出气通道另一端为敞口端，通过采用该种结构形式进气装置和出气装置，可以避免传统气体循环过程中气流高斯分布而产生的气体分布不均匀现象，另外还可以及时将密封成型室内的保护气体抽离，保证了密封成型室内保护气体的稳定流动，提高了金属3D打印成型件的质量。

Description

一种增材制造设备用保护气体供应装置

技术领域

    本实用新型涉及保护气体供应装置技术领域，特别涉及一种应用于增材制造设备中的保护气体供应装置。

背景技术

增材制造技术即俗称的3D打印技术，其原理是将计算机设计出的三维模型分解成若干层平面切片，然后将材料按切片图形逐层叠加，最终堆积成完整的物体。与传统的“减材制造技术”不同，增材制造技术是是加法原则，可以直接将计算机中的设计转化为模型，直接制造零件或产品，不再需要传统的刀具、夹具和机床。但是对于金属粉末或者一些容易被氧化的非金属粉末的加工，由于是通过激光对粉末材料进行高温熔化或者烧结，所以在加工的过程中需要不断通入保护气体，以避免成型件被氧化。

采用保护气体不断循环通入是目前常见的做法，例如选择性激光熔化过程中，不断进行气体循环保护，便可较好的保证加工过程的顺利进行和获得高质量的成型件。研究表明，在选择型激光熔化过程中，保护气体的气流速度和气流分布对成型件的质量有重要的影响。

然而，目前应用于增材制造设备上的保护气体供应装置的进出口部分基本都是直接采用圆柱形通道，这不仅不能保证整个成型表面处于保护气体的氛围中，而且会由于保护气体的高斯不均匀分布而对整个成型件的质量和性能产生不良影响，即使现有增材制造设备通过在进气口处增加多个小孔的方式来获得均匀分布的气流，但是效果并不理想。另外不仅进气口对成型质量的影响相当大，出气口的设计对成型质量和整个保护气体的循环也会产生较大影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、产品成型质量好的增材制造设备用保护气体供应装置。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种增材制造设备用保护气体供应装置，包括相对应布置的进气装置和出气装置，所述进气装置包括进气通道、设于进气通道内的多个连续排列的进气腔室，及向各进气腔室供应保护气体的进气管道，所述进气通道侧壁上与各进气腔室相对应分别设有多个进气通孔，所述出气装置包括出气通道和连续排列设于出气通道侧壁上的多个出气口，所述出气通道一端为封闭端，所述出气通道另一端为敞口端。

进一步，各所述进气腔室之间通过隔板密封隔开，各所述进气腔室分别单独对应连接进气管道。

进一步，各所述进气通孔呈阵列式分布在进气管道侧壁上。

进一步，所述进气通孔为菱形。

进一步，所述出气通道内间隔对应布置用多个倾斜隔板以分隔各出气口。

进一步，各所述倾斜隔板与出气通道横截面之间形成的倾斜角度从出气通道的封闭端往敞口端方向依次增大以使各出气口处形成相同流速的气流。

进一步，所述出气口和倾斜隔板均为6个，所述倾斜角度从出气通道的封闭端往敞口端方向依次为15°、20°、26°、35°、47°、60°。

有益效果：此保护气体供应装置通过设置相对应的进气装置和出气装置，保护气体从进气装置经多个进气通孔均匀送入，气体再从多个出气口汇聚由出气通道的敞口端送出，其中，进气通孔采用阵列式分布，可以使保护气体更加均匀的从进气腔室进入密封成型室，从而避免出现单管式通气的高斯分布气流，因而可以显著提高成型件的质量；进气腔室可单独分别连接进气管道，各进气腔室之间密封隔开，这样可以根据成型件的大小和位置的不同而选择开通不同的进气腔室的气流；在出气通道内还布置有多个倾斜隔板以分隔各出气口，通过改变倾斜隔板的倾斜角度以实现各出气口处形成相同的气体流速，从而保证了密封成型室内气流的稳定性，提高成型效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明；

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中进气装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中出气装置的结构示意图。

具体实施方式

参照图1至图3，本实用新型一种增材制造设备用保护气体供应装置，包括相对应布置的进气装置10和出气装置20，进气装置10包括进气通道、设于进气通道内的多个连续排列的进气腔室11，及向各进气腔室11供应保护气体的进气管道，进气通道侧壁上与各进气腔室相11对应分别设有多个进气通孔12，出气装置20包括出气通道和连续排列设于出气通道侧壁上的多个出气口21，出气通道一端为封闭端，出气通道另一端为敞口端22。

在本实施例中，进气装置10呈长方体状，其内形成进气通道，在进气通道内通过隔板13密封隔开形成相互独立的进气腔室，进气通道的大小和进气腔室11的数量可以根据实际加工需要而选择，其中每个进气腔室11都分别单独对应连接进气管道（未画出），设置成相互独立分隔的进气腔室11的作用是可以根据加工零件尺寸的大小和位置有选择性的对相应的进气腔室11进行供气，从而可以节约用气量；研究表明不同的气体流通速度对金属3D打印的金属零件有不同的影响，因此可以单独调节不同区域的通气量大小，从而可以在同一零件中不同区域获得不同的成分和性能。另外还可以选择所有进气腔室11都进行供气。

其中，进气通孔12呈阵列式分布在进气管道侧壁，进气腔室11内的保护气体由进气通孔12喷出对正在成型的金属零件表面进行保护，进气通孔12采用阵列式分布，可以使保护气体更加均匀的从进气腔室11进入密封成型室，避免了部分区域保护气体过少而导致温度过高，或者当密封成型室密封性能差时而出现零件氧化现象。进气通孔12的形状为菱形，当然也可以选择其他形状。

在进气装置10的左右两侧还设置安装孔用以固定进气装置10。

出气装置20也呈长方体状，其内形成出气通道，出气通道内间隔对应布置用多个倾斜隔板23以分隔各出气口21，气体从各出气口21进入出气通道内汇集再经出气通道的敞口端22流出，本实施例中，出气口21和倾斜隔板23均为6个，各倾斜隔板23与出气通道横截面之间形成的倾斜角度从出气通道的封闭端往敞口端22方向依次增大，根据流体力学理论，该倾斜角度越大则出气通道的出气口21处的气流量会越大， 6个倾斜隔板23形成的倾斜角度从出气通道的封闭端往敞口端方向依次为15°、20°、26°、35°、47°、60°，经过计算分析与模拟可知，该组角度的设计可以使每个出气口21获得流速相同的气流，从而可以稳定密封成型室内的保护气流，保证了金属零件的正常加工。

本实用新型的工作原理如下：当金属3D打印系统进行工作时，启动该保护气体供应装置。首先保护气体会通过进气装置10进行充气，此时可以根据需要有选择的对不同的进气腔室11进行充气或者全部充气，保护气体通过进气腔室11的进气通孔12进入密封成型室内，由于采用多小孔的进气方式，所以可以获得全方位的均匀气流，避免了单管通气是产生的高斯分布气流现象；当进入密封成型室内的保护气体通过加工区域后，会流进出气装置，出气装置20设置了六个不同的出气口21，而每个出气口21通过改变倾斜隔板23的倾斜角度来使每个出气口21处都获得同样的气流速度，从而避免了出现不同区域气流速度不同的现象，保证了成型顺利进行，提高了成型件的质量。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种增材制造设备用保护气体供应装置，其特征在于：包括相对应布置的进气装置和出气装置，所述进气装置包括进气通道、设于进气通道内的多个连续排列的进气腔室，及向各进气腔室供应保护气体的进气管道，所述进气通道侧壁上与各进气腔室相对应分别设有多个进气通孔，所述出气装置包括出气通道和连续排列设于出气通道侧壁上的多个出气口，所述出气通道一端为封闭端，所述出气通道另一端为敞口端。

2.根据权利要求1所述的增材制造设备用保护气体供应装置，其特征在于：各所述进气腔室之间通过隔板密封隔开，各所述进气腔室分别单独对应连接进气管道。

3.根据权利要求1所述的增材制造设备用保护气体供应装置，其特征在于：各所述进气通孔呈阵列式分布在进气管道侧壁上。

4.根据权利要求3所述的增材制造设备用保护气体供应装置，其特征在于：所述进气通孔为菱形。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的增材制造设备用保护气体供应装置，其特征在于：所述出气通道内间隔对应布置用多个倾斜隔板以分隔各出气口。

6.根据权利要求5所述的增材制造设备用保护气体供应装置，其特征在于：各所述倾斜隔板与出气通道横截面之间形成的倾斜角度从出气通道的封闭端往敞口端方向依次增大以使各出气口处形成相同流速的气流。

7.根据权利要求6所述的增材制造设备用保护气体供应装置，其特征在于：所述出气口和倾斜隔板均为6个，所述倾斜角度从出气通道的封闭端往敞口端方向依次为15°、20°、26°、35°、47°、60°。