CN211576877U - 增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一个目的在于提供一种增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，能够直观地显示对零件内孔残余粉末清理效果。为实现前述目的的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置包括检测箱体、供气装置、吸气装置以及检测装置。检测箱体为密封箱体结构，内部提供检测空间，待清粉的增材制造零件置于检测空间中；供气装置与检测箱体连接，用于向检测空间内通入气体；吸气装置一端与增材制造零件的内孔连接，用于吸入内孔内的粉末检测装置与吸气装置的另一端连接，具有与检测箱体相连通的出气孔；其中，检测装置包括外壳体以及设置于外壳体内的检测单元，检测单元具有粘性，用于粘附吸气装置吸入的粉末。

Description

增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置

技术领域

本实用新型涉及一种增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置。

背景技术

增材制造技术是一种先进的材料成形技术，其是基于原料粉末或丝材逐层叠加的方式，实现零件从三维CAD模型到实体的一次近净成形，可以实现传统的等材或减材制造技术无法加工或难以加工的复杂结构零部件的制造成形，具有非常高的成形自由度。增材制造技术不需要传统的刀具或模具，利用三维设计数据在一台设备上课快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成形，并大大减少了加工工序，缩短了加工周期。该技术一出现就取得了快速的发展，在航空、航天、汽车、医疗、军工等领域的应用非常广泛。

激光选区熔化技术是一种基于粉床铺粉成形的增材制造技术，主要用于复杂结构零件的加工成形，特别是对于内部孔洞、空腔结构较多且传统方法难以加工的零件，比如航空发动机燃油喷嘴。一般来说，金属零件经激光选区熔化成形之后，需要进行高温热处理，以消除零件成形过程中产生的热应力，避免零件发生变形。因此，零件在做热处理之前需要将内部残留粉末全部清除，否则，热处理过程中，金属粉末将与零件烧结在一起，内孔的残留粉末将会使得零件内部孔隙堵塞，使得零件报废。处于零件表面未完全清除的粉末将与零件本体烧结在一起，使得零件表面粗糙不平，对零件尺寸精度以及粗糙度造成不利影响。

目前，对于激光选区熔化成形零件的粉末清理工作，主要包括电机振动、橡胶锤敲击、压缩空气吹扫等方式。但是，对于结构复杂零件，经上述方法对粉末清理后的零件进行热处理后，对于粉末清理的检验很大程度上依靠操作人员的技术熟练度以及经验，无法直观地对粉末清理的效果进行判断，导致常会发生如内孔堵塞的问题。究其原因，没有合理的粉末清理效果检验装置是关键。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，能够直观地显示对零件内孔残余粉末清理效果。

为实现前述目的的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，包括：

检测箱体，为密封箱体结构，内部提供检测空间，待清粉的增材制造零件置于所述检测空间中；

供气装置，与所述检测箱体连接，用于向所述检测空间内通入气体；

吸气装置，一端与所述增材制造零件的内孔连接，用于吸入所述内孔内的粉末；以及，

检测装置，与所述吸气装置的另一端连接，具有与所述检测箱体相连通的出气孔；

其中，所述检测装置包括外壳体以及设置于所述外壳体内的检测单元，所述检测单元具有粘性，用于粘附所述吸气装置吸入的所述粉末。

在一个或多个实施方式中，所述检测单元为板状件，所述外壳体上部设置有允许所述板状件插入的开口，所述检测单元通过插入的方式与所述外壳体连接。

在一个或多个实施方式中，所述检测单元包括检测板以及粘在所述检测板上的双面胶。

在一个或多个实施方式中，所述内孔为盲孔，所述吸气装置的一端与所述盲孔的入口相连接，所述吸气装置与所述盲孔的连接处设置有密封装置。

在一个或多个实施方式中，所述内孔为通孔，所述吸气装置的一端与所述通孔的一端相连接，所述供气装置与所述通孔的另一端相连接，所述吸气装置与所述通孔的连接处以及所述供气装置与所述通孔的连接处分别设置有密封装置。

在一个或多个实施方式中，所述密封装置为橡胶接头。

在一个或多个实施方式中，所述检测箱体内设置有支架，所述增材制造零件承载于所述支架上，其中，所述支架沿水平方向可自由旋转。

在一个或多个实施方式中，所述供气装置向所述检测空间内通入的气体为氩气或氮气。

在一个或多个实施方式中，检测装置还包括：

粉末回收装置，内部设置有筛网，与所述检测箱体相连接，用于回收所述检测箱体内的残余粉末。

在一个或多个实施方式中，所述检测箱体中包括有用于箱内操作的橡胶手套。

本实用新型的有益效果在于：

本检测装置能够通过观测检测单元上的粉末颗粒数量来判断零件内孔的粉末清理质量，相对于人工的判断方式更加直观、准确，能够实现对零件内清粉质量的提升，可有效避免因粉末残留造成的零件报废，降低零件加工成本，提高产品合格率。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1示出了增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置一个实施方式下的示意图；

图2示出了用于检测盲孔内残余粉末实施方式下的示意图；

图3示出了用于盲孔的橡胶接头一个实施方式的示意图；

图4示出了用于检测通孔内残余粉末实施方式下的示意图；

图5示出了用于通孔的橡胶接头一个实施方式的示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本申请的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

需要注意的是，在使用到的情况下，如下描述中的上、下、左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。

需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

如图1示出了增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置一个实施方式下的示意图，其包括有检测箱体1、供气装置2、吸气装置3以及检测装置4。

其中，检测箱体1为密封箱体结构，内部提供有检测空间10，待清粉的增材制造零件5置于检测空间中。

供气装置2与检测箱体1相连接，用于向检测空间10中通入气体，具体地，供气装置2可以是如图所示，通过供气管20与检测箱体1连接，供气管20伸入至检测空间10中，从而实现向检测空间10内进行供气。在一个实施方式中，供气装置2可以是由储气罐以及气体泵组成，通过气体泵将储气罐内储存的气体通过供气管20通入到检测空间中。

吸气装置3的一端与增材制造零件5的内孔连接，用于吸入增材制造零件5内孔内的残余粉末。具体地，吸气装置3的一端可以是如图2以及图4所示、通过吸气管30与增材制造零件5的内孔连接。其中，在一个实施方式中，吸气装置3可以是一种气体泵，用于驱使气体自吸气装置3的一端被吸入并朝向吸气装置3的另一端流动。

检测装置4与吸气装置3的另一端相连接，用于接收吸气装置3自内孔中吸出的气体，并具有与检测箱体1相连通的出气孔42。具体而言，吸气装置3的另一端也可以是如图所示地、通过吸气管30与检测装置4连接。

其中，检测装置4包括外壳体40以及设置在外壳体内的检测单元41，检测单元41具有粘性，能够粘附吸气装置3所吸入气体中残余的粉末，从而通过观察检测单元上的残留粉末数量，即可有效地判断对增材制造零件5内孔中残余粉末的清粉质量。

以下通过具体的试试例来进一步阐述本检验装置的运作过程。

实施例一

如图2示出了用于检测盲孔内残余粉末实施方式下的示意图，其中图2仅示出了检测盲孔时的零件与检测装置之间连接关系的局部示意图，请结合参见图1以及图2。

在此实施方式下，增材制造零件5的内孔为盲孔50a，此时，吸气装置3的一端与盲孔50a的入口相连接，用于抽吸出盲孔50a内的气体以及残余粉末。其中，吸气装置与盲孔50a的连接处具有密封装置，在一个实施方式中，该密封装置为如图中所示的橡胶接头6。在一些其他方式中，密封装置也可以是其他合适的密封圈、密封垫等结构。

本实施方式下的操作步骤具体如下：

首先，零件打印完成后，经机械震动或者敲击的方式零件内部及外部的金属粉末将粉末进行初步清理，然后置于检测箱体1内进行内部残余粉末检测。检测前，用供气管20将零件表面的粉末清理干净。

随后，根据孔尺寸大小选择合适的橡胶接头，如图3示出了用于盲孔的橡胶接头6a一个实施方式的示意图，用于盲孔的橡胶接头6a具有管部60a以及接头部60b，管部60a为塑料材质，可伸入至盲孔50a内，同时在一定程度上可进行弯曲变形，管细长度等可根据需要进行变化，以适应盲孔50a内的结构变化。接头部60b为橡胶材质，具有一定柔性，保证吸气管30能够卡在接头内。

将橡胶接头6a的管部60a缓缓插入至盲孔50a内，随后开启吸气装置3，零件内部的粉末随气流沿沿方向a1被吸入直至检测装置4中，金属粉末在惯性作用下，冲击到带有具有粘性的检测单元41上，金属粉末被紧紧粘附在检测单元41上，而气流经检测装置4的出气孔42排除到箱体内，开启吸气装置3并持续1至10分钟，随后关闭吸气装置3。

通过人工观测检测单元41上的残余粉末数量，从而能够判断零件盲孔50a内的粉末清理效果。

若检测单元41上基本没有金属粉末颗粒的存在，则该零件内部孔洞清理效果良好，可以进行下一个工序。如果检测单元41上存在较多的金属粉末颗粒，则该零件内部孔洞清理效果较差，需要继续进行粉末清理工作，然后再次检验，直至检测单元41上没有粉末颗粒出现。

实施例二

如图4示出了用于检测通孔内残余粉末实施方式下的示意图，其中图4仅示出了检测通孔时的零件与检测装置之间连接关系的局部示意图，请结合参见图1以及图4。

在此实施方式下，增材制造零件5的内孔为通孔50b，此时，吸气装置3的一端与通孔50b的一端相连接，供气装置2与通孔50b的另一端相连接，其中，吸气装置3与通孔50b的连接处以及供气装置2与通孔50b的连接处分别设置有密封装置。

在一个实施方式中，该密封装置为如图中所述的橡胶接头6。在一些其他方式中，密封装置也可以是其他合适的密封圈、密封垫等结构。

本实施方式下的操作步骤具体如下：

首先，零件打印完成后，经机械震动或者敲击的方式零件内部及外部的金属粉末将粉末进行初步清理，然后置于检测箱体1内进行内部残余粉末检测。检测前，用供气管20将零件表面的粉末清理干净。

随后，根据孔尺寸大小选择合适的橡胶接头，如图5示出了用于通孔的橡胶接头6b一个实施方式的示意图，用于通孔的橡胶接头6b整体为橡胶材质，其具有一定的柔性，能够保证供气管20以及吸气管30能够被紧紧卡在橡胶接头6b内。

随后，分别将供气管20以及吸气管30通过橡胶接头6b卡在通孔50b的两端。

随后，先打开吸气装置3，保证零件内部空气开始向吸气管30流动，然后打开供气装置2的开关，使具有一定压力的气体沿方向a2通过供气管20进入零件内部，残留粉末在气流的带动下从零件通孔50b的出口排除，进入检测装置4中。金属粉末在惯性作用下，冲击到带有具有粘性的检测单元41上，金属粉末被紧紧粘附在检测单元41上，而气流经检测装置4的出气孔42排除到箱体内。吹吸气操作持续1～10分钟，然后关闭供气装置2开关，关闭吸气装置3。

观察检测单元41上粘附的金属粉末数量，可以简单而有效地判断零件内部是否有粉末残留及粉末残留量的多少，从而能够判断零件通孔50b内的粉末清理效果。

若检测单元41上基本没有金属粉末颗粒的存在，则该零件内部孔洞清理效果良好，可以进行下一个工序。如果检测单元41上存在较多的金属粉末颗粒，则该零件内部孔洞清理效果较差，需要继续进行粉末清理工作，然后再次检验，直至检测单元41上没有粉末颗粒出现。

本检测装置能够通过观测检测单元41上的粉末颗粒数量来判断零件内孔的粉末清理质量，相对于人工的判断方式更加直观、准确，能够实现对零件内清粉质量的提升，可有效避免因粉末残留造成的零件报废，降低零件加工成本，提高产品合格率。

虽然本检测装置的实施例如上所述，但是在本检测装置的其他实施例中，本检测装置相对于上述实施例在许多方面都可以具有更多的细节，并且这些细节的至少一部分可以具有多样的变化。下面以一些实施例对这细节和些变化中的至少一部分进行说明。

请继续参见图1，在检测装置的一个实施方式中，检测单元41为板状件，外壳体40上部设置有允许板状件插入的开口43，检测单元通过插入的方式与外壳体40相连接，当需要观察检测单元上是否存在残余粉末时，仅需将检测单元41自外壳体40中抽出。

在检测装置的一个实施方式中，检测单元41包括检测板以及粘在检测板上的双面胶，利用双面胶可实现对残余粉末的有效粘附。

在检测装置的一个实施方式中，检测箱体1内设置有支架7，增材制造零件5承载于支架7上，其中，支架7沿水平方向可自由旋转，以便于将增材制造零件5转动至合适的角度来安装供气管20和/或吸气管30。

在检测装置的一个实施方式中，供气装置2向检测空间10内通入的气体为氩气或氮气，其中，在一个实施方式中，供气装置2向检测空间10内通入0～1Mpa压力范围的氩气或氮气。

在检测装置的一个实施方式中，检测装置还包括粉末回收装置8，粉末回收装置8内部设置有筛网80，粉末回收装置8与检测箱体1相连接，用于回收检测箱体1内的残余粉末。在一个实施方式中，检测箱体1的出口处也设置有筛网80。其中，筛网80的网眼尺寸小于粉末的最小粒度，可防止粉末散逸的同时，筛分之后的粉末可重复使用。

在检测装置的一个实施方式中，检测箱体1中包括有用于箱内操作的橡胶手套9，以便于操作。

请继续参见图3，橡胶接头6a具有外径d1，在一个实施方式中，d1为2.8mm，其适用于盲孔孔径大于3mm；在一个实施方式中，d1为2.2mm，其适用于盲孔孔径大于2mm；在一个实施方式中，d1为1.2mm，其适用于盲孔孔径大于1mm；在一个实施方式中，d1为0.3mm，其适用于盲孔孔径大于0.5mm。

请继续参见图5，橡胶接头6b具有内径d2，在一个实施方式中，d2为3.2mm，其适用于盲孔孔径小于3mm；在一个实施方式中，d2为2.2mm，其适用于盲孔孔径小于2mm；在一个实施方式中，d2为1.2mm，其适用于盲孔孔径小于1mm；在一个实施方式中，d2为0.7mm，其适用于盲孔孔径小于0.5mm。

可以理解的是，上述附图中的孔结构均为直形孔结构，在实际处理时，孔结构可以有更多复杂的形状，通过本清粉检测装置能够实现直观地对这些复杂形状的孔内残余粉末进行检测。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，其特征在于，包括：

检测箱体，为密封箱体结构，内部提供检测空间，待清粉的增材制造零件置于所述检测空间中；

供气装置，与所述检测箱体连接，用于向所述检测空间内通入气体；

吸气装置，一端与所述增材制造零件的内孔连接，用于吸入所述内孔内的粉末；以及，

检测装置，与所述吸气装置的另一端连接，具有与所述检测箱体相连通的出气孔；

其中，所述检测装置包括外壳体以及设置于所述外壳体内的检测单元，所述检测单元具有粘性，用于粘附所述吸气装置吸入的所述粉末。

2.如权利要求1所述的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，其特征在于，所述检测单元为板状件，所述外壳体上部设置有允许所述板状件插入的开口，所述检测单元通过插入的方式与所述外壳体连接。

3.如权利要求1所述的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，其特征在于，所述检测单元包括检测板以及粘在所述检测板上的双面胶。

4.如权利要求1所述的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，其特征在于，所述内孔为盲孔，所述吸气装置的一端与所述盲孔的入口相连接，所述吸气装置与所述盲孔的连接处设置有密封装置。

5.如权利要求1所述的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，其特征在于，所述内孔为通孔，所述吸气装置的一端与所述通孔的一端相连接，所述供气装置与所述通孔的另一端相连接，所述吸气装置与所述通孔的连接处以及所述供气装置与所述通孔的连接处分别设置有密封装置。

6.如权利要求4或5任一项所述的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，其特征在于，所述密封装置为橡胶接头。

7.如权利要求1所述的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，其特征在于，所述检测箱体内设置有支架，所述增材制造零件承载于所述支架上，其中，所述支架沿水平方向可自由旋转。

8.如权利要求1所述的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，其特征在于，所述供气装置向所述检测空间内通入的气体为氩气或氮气。

9.如权利要求1所述的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，其特征在于，还包括：

粉末回收装置，内部设置有筛网，与所述检测箱体相连接，用于回收所述检测箱体内的残余粉末。

10.如权利要求1所述的增材制造零件内孔残余粉末清理效果检验装置，其特征在于，所述检测箱体中包括有用于箱内操作的橡胶手套。

Images