CN204486780U - 一种金属粉末激光快速成型机的气体保护结构 - Google Patents

一种金属粉末激光快速成型机的气体保护结构 Download PDF

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胡高峰
林晓聪
郭明华
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Abstract

本实用新型公开了一种金属粉末激光快速成型机的气体保护系统,所述的金属粉末激光快速成型机包括有密封成型仓，气体保护系统包括有气体循环净化机构；气体循环净化机构包括通过进气管和出气管与密封成型仓连接并形成气体循环净化的防爆除烟尘净化器，防爆除烟尘净化器从入口到出口依次设有水过滤装置，过滤芯装置，循环风机装置，干燥机；所述的进气管和出气管上分别设有电动阀开关。本实用新型可以充分保障成型环境氧含量在100ppm以下，并且可以滤除成型过程所产生烟尘，平衡成型仓气压，使得成型的零件致密度达100％，光亮金属光泽，无氧化现象，节省惰性气体消耗量，耗气量仅为现有技术的2/100左右，有很好的经济效益。

Description

一种金属粉末激光快速成型机的气体保护结构
【技术领域】
本发明涉及一种金属粉末激光快速成型机的气体保护系统。
【背景技术】
随着3D打印技术的发展，金属粉末激光快速成型机直接制造技术成为大家关注的焦点。现有金属粉末激光快速成型机所成型出的零件无法满足用户的需求，客户要求成型精度高、致密度高、无氧化现象、金属色泽光亮、表面平整光滑，而且现有的金属粉末激光快速成型机还存在零件精度低、致密度低、氧化现象严重、金属色泽发黄或灰暗、表面粗糙的问题，究其原因有多方面，其中一个关键的原因是成型仓没有完全密封，成型环境含氧量高，成型过程产生的大量烟尘飘落于成型零件表面和粉末里面，降低零件致密度，表面形成颗粒状突起，影响成型精度及使得色泽灰暗。
现在的金属粉末激光快速成型机多是在成型区加一个简单封闭的防护壳，防护壳上有一进气口和一排气口，从进气口加入惰性气体，靠长时间充入惰性气体，自然排出防护壳内空气，此方式一定程度降低了成型环境含氧量，但控制氧含量精度差、不能达到较低含氧量的成型环境、并且不能滤除成型过程所产生烟尘。
现有金属粉末激光快速成型机消耗大量的惰性气体，每成型1-2小时就要更换新气瓶(40L容积，15MPa)，操作繁琐，成本高。现有技术靠自然充排气，充气时间长，等待时间久，约20分钟，
现有金属粉末激光快速成型机含氧量不能稳定控制，含氧量较高，成型钛粉等易燃金属粉末有爆炸的危险，已经见证多例爆炸事故，不能确保设备安全及人身安全。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种节能、高效、经济、安全，可有效保证成型的精度、致密度，成型件无氧化现象、金属色泽光亮，表面平整光滑的金属粉末激光快速成型机的气体保护系统。
本发明目的是这样实现的：
一种金属粉末激光快速成型机的气体保护系统,所述的金属粉末激光快速成型机包括有密封成型仓，其特征在于所述的气体保护系统包括有与密封成型仓连接并对密封成型仓内气体进行循环过滤净化的气体循环净化机构；所述的气体循环净化机构包括通过进气管和出气管与密封成型仓连接并形成气体循环净化的防爆除烟尘净化器，防爆除烟尘净化器从入口到出口依次设有水过滤装置，过滤芯装置，循环风机装置，干燥机；所述的进气管和出气管上分别设有电动阀开关。
如上所述的一种金属粉末激光快速成型机的气体保护系统，其特征在于密封成型仓还连接有：
与密封成型仓连接对密封成型仓内进行测氧的测氧机构，
与密封成型仓连接对密封成型仓内进行抽真空的抽真空机构，
与密封成型仓连接对密封成型仓内进行压力释放的压力释放机构；及
与密封成型仓连接对密封成型仓内进行惰性气体补充的惰性气体补充机构。
如上所述的一种金属粉末激光快速成型机的气体保护系统，其特征在于所述的测氧机构包括与密封成型仓连接的测氧出气管，测氧出气管的另一端依次连接有测氧仪，抽气泵，过滤器；过滤器的另一端通过测氧进气管与密封成型仓连接。
如上所述的一种金属粉末激光快速成型机的气体保护系统，其特征在于所述的抽真空机构包括与密封成型仓连接的抽真空管，抽真空管另一端连接有真空泵。
如上所述的一种金属粉末激光快速成型机的气体保护系统，其特征在于所述的压力释放机构包括与密封成型仓连接的释放管，释放管上设有释放电磁阀开关。
如上所述的一种金属粉末激光快速成型机的气体保护系统，其特征在于所述的惰性气体补充机构包括与密封成型仓连接的惰性气体补充管道，所述的惰性气体补充管道上设有手动阀，调压阀，压力表及补充管电磁阀开关。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明可以充分保障成型环境氧含量在100ppm以下，并且可以滤除成型过程所产生烟尘，平衡成型仓气压，使得成型的零件致密度达100％，光亮金属光泽，无氧化现象，节省惰性气体消耗量，耗气量仅为现有技术的2/100左右，有很好的经济效益。
2、本发明的能快速完成准备工作，每80到120小时仅需要更换 一瓶惰性气体，采用抽真空后再充气技术，仅需要3分钟即可完成。能稳定保护金属粉末激光成型过程，提供一个安全低氧环境，保证成型效果，并且保证设备及人身安全。
3、本发明在激光成型区域有特殊设计的气体输送多孔导流口，确保烟尘能被彻底净化，并且使烟尘气体不会影响激光能量传输均匀性，又不会使金属粉末扬起。
4、本本发明防爆除烟尘净化器，该净化器因首先经过水过滤，又使用不锈钢金属管道传输循环气体，避免静电，具有防暴功能，该净化器也设计了微米级过滤精度快装易换过滤芯，和干燥机，确保经过循环的气体保持干燥。
5、本气体保护系统耗气量小，经济效益高，无需人员看守换气瓶，每80到120小时仅需要一瓶(40L，15MPa)惰性气体。
6、本发明采用真空泵配空密封仓气体，加速充入惰性气体，可快速降低氧含量。
7、本发明测氧仪进气端装有过滤器，检测氧含量值长期准确。
8、本发明密封仓及运动缸体活塞均采用模压密封材料进行双重密封，能确保在-60kPa到80kPa无漏气情况。
9、本发明可以避免金属粉末在成型过程燃烧、爆炸，能避免在过滤时发生爆炸。
【附图说明】
图1是本发明的金属粉末激光快速成型机结构图；
图2是本发明的气体保护系统的结构示意图。
【具体实施方式】
一种金属粉末激光快速成型机的气体保护系统,所述的金属粉末激光快速成型机包括有密封成型仓1，所述的气体保护系统包括有与密封成型仓1连接并对密封成型仓内气体进行循环过滤净化的气体循环净化机构2；气体循环净化机构2包括通过进气管21和出气管22与密封成型仓1连接并形成气体循环净化的防爆除烟尘净化器23，防爆除烟尘净化器23从入口到出口依次设有水过滤装置24，过滤芯装置25，循环风机装置26，干燥机27；所述的进气管21和出气管22上分别设有电动阀开关28。进气管21和出气管22与密封成型仓1之间还连接有气体输送多孔导流口29。
密封成型仓1还连接有与密封成型仓1连接对密封成型仓内进行测氧的测氧机构3，与密封成型仓1连接对密封成型仓内进行抽真空的抽真空机构4，与密封成型仓1连接对密封成型仓内进行压力释放的压力释放机构5；及与密封成型仓1连接对密封成型仓内进行惰性气体补充的惰性气体补充机构6。
测氧机构3包括与密封成型仓1连接的测氧出气管31，测氧出气管31的另一端依次连接有测氧仪32，抽气泵33，过滤器34；过滤器34的另一端通过测氧进气管35与密封成型仓1连接。测氧出气管31上设有测氧出气管电磁阀36，测氧进气管35上设有测氧进气管电磁阀37。
抽真空机构4包括与密封成型仓1连接的抽真空管41，抽真空管41另一端连接有真空泵42，抽真空管41上设有抽真空电磁阀43。
压力释放机构5包括与密封成型仓1连接的释放管51，释放管51上设有释放电磁阀开关52。
惰性气体补充机构6包括与密封成型仓1连接的惰性气体补充管道61，所述的惰性气体补充管道61上设有手动阀62，调压阀63，压力表64及补充管电磁阀开关65。
本发明的工作原理是：⑴准备工作：打开抽真空电磁阀43，关闭出气管22上的电动阀开关28、进气管21电动阀开关28、补充管电磁阀开关65、释放电磁阀开关52、测氧进气管电磁阀37、测氧出气管电磁阀36，启动真空泵，待压力传感器检测到压力达到-10kPa，关闭抽真空电磁阀43，关闭真空泵，打开手动阀62、补充管电磁阀开关65，待惰性气体充满密封成型仓，压力达到10Kpa，关闭补充管电磁阀开关65，打开进气管21和出气管22上的电动阀开关28，启动带干燥功能防暴的气体循环净化机构，全部仓内气体循环10秒钟后，关闭带干燥功能防暴烟尘净化器，打开测氧出气管电磁阀36和测氧进气管电磁阀37。启动抽气泵，5秒钟后读取测氧仪氧含量是否达到设定要求下限值，如果达到进入准备工作状态，如果达不到进行下次抽真空、充保护气程序，直到测氧仪检测含氧量到达设定要求下限，则准备工作完成。
⑵成型过程原理：测氧仪检测含氧量符合设定程序要求范围，关闭关闭抽真空电磁阀43、补充管电磁阀开关65、释放电磁阀开关52、测氧出气管电磁阀36和测氧进气管电磁阀37，打开进气管21和出气管22上的电动阀开关28，启动带干燥功能防暴的气体循环净化机 构，检测压力值如果大于5kPa，则打开释放电磁阀开关52释放压力，待压力值降到0.2kPa时，关闭释放电磁阀开关52，5秒钟后启动激光成型加工程序，在加工过程中每隔5分钟进行一次含氧量检测，如果含氧量在设定程序要求范围，则等待下次检测，如果含氧量超出设定程序要求范围，则打开补充管电磁阀开关65，充入保护气，同时压力感应器检测压力值，如果压力值超过5kPa，则关闭补充管电磁阀开关65，打开释放电磁阀开关52释放压力，当压力低于0.2Kpa时关闭释放电磁阀开关52，再次检测含氧量是否达到符合设定程序要求范围下限，如果不能达到，则继续重复上面充保护气程序，直到含氧量是否达到符合设定程序要求范围下限。此工作过程一直保持到零件加工结束后20分钟，然后程序关闭所有保护气路器件和阀门，等待取件。

Claims (6)

1.一种金属粉末激光快速成型机的气体保护结构,所述的金属粉末激光快速成型机包括有密封成型仓(1)，其特征在于所述的气体保护系统包括有与密封成型仓(1)连接并对密封成型仓内气体进行循环过滤净化的气体循环净化机构(2)；所述的气体循环净化机构(2)包括通过进气管(21)和出气管(22)与密封成型仓(1)连接并形成气体循环净化的防爆除烟尘净化器(23)，防爆除烟尘净化器(23)从入口到出口依次设有水过滤装置(24)，过滤芯装置(25)，循环风机装置(26)，干燥机(27)；所述的进气管(21)和出气管(22)上分别设有电动阀开关(28)。
2.根据权利要求1所述的一种金属粉末激光快速成型机的气体保护结构，其特征在于密封成型仓(1)还连接有：
与密封成型仓(1)连接对密封成型仓内进行测氧的测氧机构(3)，
与密封成型仓(1)连接对密封成型仓内进行抽真空的抽真空机构(4)，
与密封成型仓(1)连接对密封成型仓内进行压力释放的压力释放机构(5)；及
与密封成型仓(1)连接对密封成型仓内进行惰性气体补充的惰性气体补充机构(6)。
3.根据权利要求2所述的一种金属粉末激光快速成型机的气体保护结构，其特征在于所述的测氧机构(3)包括与密封成型仓(1)连接的测氧出气管(31)，测氧出气管(31)的另一端依次连接有测 氧仪(32)，抽气泵(33)，过滤器(34)；过滤器(34)的另一端通过测氧进气管(35)与密封成型仓(1)连接。
4.根据权利要求2所述的一种金属粉末激光快速成型机的气体保护结构，其特征在于所述的抽真空机构(4)包括与密封成型仓(1)连接的抽真空管(41)，抽真空管(41)另一端连接有真空泵(42)。
5.根据权利要求2所述的一种金属粉末激光快速成型机的气体保护结构，其特征在于所述的压力释放机构(5)包括与密封成型仓(1)连接的释放管(51)，释放管(51)上设有释放电磁阀开关(52)。
6.根据权利要求2所述的一种金属粉末激光快速成型机的气体保护结构，其特征在于所述的惰性气体补充机构(6)包括与密封成型仓(1)连接的惰性气体补充管道(61)，所述的惰性气体补充管道(61)上设有手动阀(62)，调压阀(63)，压力表(64)及补充管电磁阀开关(65)。
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