CN214108791U - 一种粉床电子束增材制造设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及制粉设备技术领域，尤其涉及一种粉床电子束增材制造设备。该设备包括成型腔室、进粉装置以及集粉装置，进粉装置固定于成型腔室的上表面，进粉装置的一端口与成型腔室的内部相连通，能使粉末从该端口流入成型腔室内的粉箱中，进粉装置的另一端口与第一阀门固定连接；集粉装置包括集粉罐以及与集粉罐的罐口连接的第二阀门，第二阀门的阀芯上设有第一接口和第二接口，第一接口用以连接真空控制系统，第二接口用以连接惰性气氛控制系统。加粉时，集粉装置的第二阀门与进粉装置的第一阀门相连接，通过对第一阀门、第二阀门、第一接口以及第二接口的开关控制，以使集粉罐中的粉末流入粉箱中。本公开提供的上述装置提高了打印的工作效率。

Description

一种粉床电子束增材制造设备

技术领域

本公开涉及制粉设备技术领域，尤其涉及一种粉床电子束增材制造设备。

背景技术

粉床电子束增材制造技术是一种可快速制备高性能复杂金属零件的先进制造技术，能够对各种复杂金属零件的需求做到快速响应。该技术以计算机设计目标零件为模型，再将该模型以软件分层，获取零件信息。金属粉末通过送粉机构由粉箱流动至铺粉平台，铺粉机构将铺粉平台上的粉末刮送至成形底板上，再由电子枪中的电子束作为熔化热源，根据截面信息逐层熔化金属粉末，如此层层堆积，最后制得目标零件。

相关技术中，由于粉床电子束增材制造设备的成形腔室处于密闭环境中，当打印过程中粉箱中的粉末不足时将导致零件打印终止(打印过程中，成形腔室处于高温惰性气氛环境，打开成形腔室将导致零件及粉末氧化，因此是无法加入粉末的)。因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

实用新型内容

本公开的目的在于提供一种粉床电子束增材制造设备，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

本公开提供的一种粉床电子束增材制造设备，包括：

成型腔室；

进粉装置，固定于所述成型腔室的上表面，所述进粉装置的一端口与所述成型腔室的内部相连通，且能使粉末从该端口流入所述成型腔室内的粉箱中，所述进粉装置的另一端口与第一阀门固定连接；

集粉装置，包括集粉罐以及与所述集粉罐的罐口可拆卸连接的第二阀门，所述第二阀门的阀芯上设有第一接口和第二接口，所述第一接口用以连接真空控制系统，所述第二接口用以连接惰性气氛控制系统；

加粉时，所述集粉装置的第二阀门与所述进粉装置的第一阀门相连接，通过对所述第一阀门、第二阀门、第一接口以及第二接口的开关控制，以使所述集粉罐中的粉末流入所述粉箱中。

本公开的一实施例中，该粉床电子束增材制造设备还包括：

出粉装置，固定于所述成型腔室的下表面，所述出粉装置的一端口与所述成型腔室的内部相连通，所述出粉装置的另一端口与第三阀门固定连接；

引粉管道，设置于所述成型腔室中铺粉平台的下方，所述引粉管道的一端口与所述铺粉平台相连通，所述引粉管道的另一端口通向所述出粉装置；

收粉时，所述集粉装置的第二阀门与所述出粉装置的第三阀门相连接，通过对所述第二阀门和所述第三阀门的开关控制，以使所述铺粉平台上多余的粉末流入所述集粉罐中。

本公开的一实施例中，所述第一阀门上可拆卸安装一密封盖板。

本公开的一实施例中，所述第一阀门与所述密封盖板之间设有密封圈。

本公开的一实施例中，所述第三阀门上可拆卸安装一密封盖板。

本公开的一实施例中，所述第三阀门与所述密封盖板之间设有密封圈。

本公开的一实施例中，所述出粉装置内部设有筛网，且所述筛网位于所述出粉装置的两个端口之间。

本公开的一实施例中，所述第一阀门、第二阀门以及第三阀门中的至少一个为蝶阀。

本公开的一实施例中，所述出粉装置为焊接法兰。

本公开的一实施例中，所述进粉装置为焊接法兰。

本公开提供的技术方案包括以下有益效果：

本公开中，通过上述装置，当打印过程中粉箱中的粉末不足而需要向粉箱中加入粉末时，不用关闭设备，只需将集粉装置的第二阀门与进粉装置的第一阀门相连接，并打开第二阀门上的第一接口，启动真空控制系统抽走第一阀门和第二阀门之间的空气，再关闭第一接口，打开第二接口启动惰性气氛控制系统充入惰性气体，直到第一阀门和第二阀门之间的气压与成型腔室内的气压相当时，关闭第二接口，打开第一阀门和第二阀门，此时集粉罐中的粉末即可流入粉箱中。上述装置使得整个加粉过程不用停机，也不会破坏成型腔室中的惰性气氛环境，更不影响现有打印工作的进行。一方面，实现了设备不停机加粉，另一方面，也在一定程度上，提高了打印的工作效率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本公开示例性实施例中一种粉床电子束增材制造设备的结构示意图；

图2示出本公开示例性实施例中另一种粉床电子束增材制造设备的结构示意图；

图3示出图1中A处的局部放大图。

附图中标记如下：

成型腔室-100、粉箱-110、铺粉平台-120、成形围框-130、托板-140、成型底板-150、隔热框-160、送粉组件-170、刮刀-180、腔室门板-190、进粉装置-200、第一阀门-210、集粉装置-300、集粉罐-310、第二阀门-320、第一接口-321、第二接口-322、真空控制系统-400、惰性气氛控制系统-500、电子枪-600、出粉装置-700、第三阀门-710、筛网-720、引粉管道-800、密封盖板-900。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

本示例实施方式提供了一种粉床电子束增材制造设备，参照图1和图3所示，该粉床电子束增材制造设备包括成型腔室100、进粉装置200以及集粉装置300。其中，进粉装置200固定于成型腔室100的上表面，进粉装置200的一端口与成型腔室100的内部相连通，且能使粉末从该端口流入成型腔室100内的粉箱110中，进粉装置200的另一端口与第一阀门210固定连接。集粉装置300包括集粉罐310以及与集粉罐310的罐口可拆卸连接的第二阀门320，第二阀门320的阀芯上设有第一接口321和第二接口322，第一接口321用以连接真空控制系统400，第二接口322用以连接惰性气氛控制系统500。加粉时，集粉装置300的第二阀门320与进粉装置200的第一阀门210相连接，通过对第一阀门210、第二阀门320、第一接口321以及第二接口322的开关控制，以使集粉罐310中的粉末流入粉箱110中。

本公开的实施例中，通过上述装置，当打印过程中粉箱110中的粉末不足而需要向粉箱110中加入粉末时，不用关闭设备，只需将集粉装置300的第二阀门320与进粉装置200的第一阀门210相连接，并打开第二阀门320上的第一接口321，启动真空控制系统400抽走第一阀门210和第二阀门320之间的空气，再关闭第一接口321，打开第二接口322启动惰性气氛控制系统500充入惰性气体，直到第一阀门210和第二阀门320之间的气压与成型腔室100内的气压相当时，关闭第二接口322，打开第一阀门210和第二阀门320，此时，集粉罐310中的粉末即可流入粉箱110中。上述装置使得整个加粉过程不用停机，不用打开腔室门板190，也不会破坏成型腔室100中的惰性气氛环境，更不影响现有打印工作的进行。一方面，实现了设备不停机加粉，另一方面，也在一定程度上，提高了打印的工作效率。

下面，将参考图1至图3对本示例实施方式中的上述粉床电子束增材制造设备的各个部分进行更详细的说明。

参考图1所示，该粉床电子束增材制造设备的电子枪600安装在成形腔室100的顶部，成形腔室100内部中间位置设有铺粉平台120，铺粉平台120正对电子枪600的位置加工有一个通孔(图未示)，铺粉平台120通孔位置的正下方固定有成形围框130，成形围框130的横截面积与该通孔的孔平面面积相等，成形围框130的内部设有一能够上下运动的托板140，托板140的上方安装有成型底板150。铺粉平台120通孔位置的正上方悬挂有隔热框160。铺粉平台120通孔的旁边上固定安装有送粉组件170，送粉组件170的上方通过悬挂支撑有粉箱110。本公开对送粉组件170以及粉箱110的数量不做限制，具体的，可根据实际情况来设定，但送粉组件170和粉箱110的数量应相等。例如，在图1中，设有两个送粉组件170，这两个送粉组件170分别位于通孔的左右两侧，相应的两个送粉组件170的上方各设有一个粉箱110。当然，在其他示例中，送粉组件170的数量也可以是1个或多个。此外，铺粉平台120上还安装有刮刀180。

进行零部件3D打印时，电子枪600对成形底板150进行预热，达到设定温度后，刮刀180碰触通孔左右两侧的送粉组件170，将左右粉箱110中的金属粉末刮送至成形围框130内的成形底板150上。电子枪600对成形底板150上的粉末进行预热、扫描、熔化，之后一直重复以下过程：托板140带动成形底板150下降一个粉末熔化层厚度→刮刀180将粉末刮送至成形底板150表面→粉末预热→电子枪扫描→粉末熔化，直到最终形成完整的零部件。

在本公开的实施例中，对进粉装置200以及集粉装置300的数量不做限制，进粉装置200以及集粉装置300的数量可以和粉箱110的数量相等。例如，在图1中，有两个粉箱110，相应的就设有两个进粉装置200，两个集粉装置300。当粉箱110的数量发生变化时，进粉装置200以及集粉装置300的数量也相应进行变化。

在一个实施例中，为了使进粉更加方便，可以将进粉装置200固定在粉箱110箱口的正上方。具体的，可以在粉箱110箱口正上方的成型腔室100的表面开设一通孔，将进粉装置200的一个端口与该通孔密封连接。这样集粉罐310中的粉末在通过进粉装置200后可顺利流入粉箱110中。

在一个实施例中，集粉罐310的罐口与第二阀门320之间通过快捷卡箍进行连接，以方便集粉罐310的更换及拆装。

在一个实施例中，该进粉装置200为焊接法兰，焊接法兰可以更加方便的与成型腔室100以及第一阀门210连接，且连接时彼此之间的密封性能也更好。

在一个实施例中，第一阀门210为蝶阀，蝶阀又叫翻板阀，是一种结构简单的调节阀，其蝶板为圆盘型，围绕阀轴旋转来达到开启与关闭。蝶阀不仅结构简单、体积小、重量轻，且操作简便、迅速，还具有良好的流量调节功能和关闭密封特性。

在一个实施例中，第二阀门320也可以是蝶阀，效果同上，在此不做赘述。

在一个实施例中，该粉床电子束增材制造设备还包括出粉装置700以及引粉管道800。出粉装置700固定于成型腔室100的下表面，出粉装置700的一端口与成型腔室100的内部相连通，出粉装置700的另一端口与第三阀门710固定连接。引粉管道800设置于成型腔室100中铺粉平台120的下方，且引粉管道800的一端口与铺粉平台120相连通，引粉管道800的另一端口通向出粉装置700。

在零部件3D打印的整个成形过程中，为了保证完整的制作出零部件，刮刀180碰触通孔左右两侧的送粉组件170时，每次都是过量取粉，当铺满成型底板150后，多余的粉末会通过铺粉平台120流入引粉管道800中。此时，可以将集粉装置300的第二阀门320与出粉装置700的第三阀门710相连接，并打开第二阀门320和第三阀门710，以使铺粉平台120上多余的粉末流入集粉罐310中。

在具体的实施例中，集粉装置300的安装分两种情况：

第一种是未开始打印前，就将集粉装置300的第二阀门320与出粉装置700的第三阀门710相连接，此时，只要同时打开第二阀门320和第三阀门710即可。

第二种情况是在打印过程中，将集粉装置300的第二阀门320与出粉装置700的第三阀门710相连接，这种情况下，第三阀门710最开始是关闭状态，与第二阀门320连接后，先打开第二阀门320上的第一接口321，启动真空控制系统400抽走第三阀门710和第二阀门320之间的空气，再关闭第一接口321，打开第二接口322启动惰性气氛控制系统500充入惰性气体，直到第三阀门710和第二阀门320之间的气压与成型腔室100内的气压相当时，关闭第二接口322，再打开第三阀门710和第二阀门320，此时，粉末即可从引粉管道800流入集粉罐310中。

在本公开的实施例中，对出粉装置700以及引粉管道800的数量不做限制，出粉装置700以及引粉管道800的数量可以和粉箱110的数量相等。例如，在图2中，有两个粉箱110，相应的就设有两个出粉装置700、两个引粉管道800。当粉箱110的数量发生变化时，出粉装置700以及引粉管道800的数量也相应进行变化。

在一个实施例中，为了使出粉更加方便，可以将出粉装置700固定在引粉管道800的正下方。具体的，可以在引粉管道800正下方的成型腔室100的表面开设一通孔，将引粉管道800的一个端口通过该通孔引向出粉装置700的一个端口，这样使引粉管道800中的粉末更加顺利的流入集粉罐310中。

在一个实施例中，该出粉装置700为焊接法兰，焊接法兰可以更加方便的与成型腔室100以及第三阀门710连接，且连接时彼此之间的密封性能也更好。

在一个实施例中，第三阀门710也可以是蝶阀，效果同上，在此不做赘述。

在一个实施例中，出粉装置700内部设有筛网720，且该筛网720位于出粉装置700的两个端口之间，筛网720可以过滤掉结块的粉末，保证最终收入集粉罐310中的粉末可直接重复使用。

示例性的，当集粉装置300安装在出粉装置700上时，进粉装置200的第一阀门210上可拆卸安装一密封盖板900，该密封盖板900可保证第一阀门210的密封性。

更进一步的，第一阀门210与密封盖板900之间设有密封圈，密封圈可使得密封盖板900紧压在第一阀门210上，进一步增强了第一阀门210的密封性能。

当集粉装置300安装在进粉装置200上时，出粉装置700的第三阀门710上可拆卸安装一密封盖板900，该密封盖板900可保证第三阀门710的密封性。

更进一步的，第三阀门710与密封盖板900之间设有密封圈，密封圈可使得密封盖板900紧压在第三阀门710上，进一步增强了第三阀门710的密封性能。

综上所述，本公开提供的粉床电子束增材制造设备，在3D打印过程中，加粉不用停机，也不会破坏成型腔室110中的惰性气氛环境，更不影响现有打印工作的进行，在一定程度上，提高了打印的工作效率。

需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种粉床电子束增材制造设备，其特征在于，包括：

成型腔室；

进粉装置，固定于所述成型腔室的上表面，所述进粉装置的一端口与所述成型腔室的内部相连通，且能使粉末从该端口流入所述成型腔室内的粉箱中，所述进粉装置的另一端口与第一阀门固定连接；

集粉装置，包括集粉罐以及与所述集粉罐的罐口可拆卸连接的第二阀门，所述第二阀门的阀芯上设有第一接口和第二接口，所述第一接口用以连接真空控制系统，所述第二接口用以连接惰性气氛控制系统；

加粉时，所述集粉装置的第二阀门与所述进粉装置的第一阀门相连接，通过对所述第一阀门、第二阀门、第一接口以及第二接口的开关控制，以使所述集粉罐中的粉末流入所述粉箱中。

2.根据权利要求1所述粉床电子束增材制造设备，其特征在于，还包括：

出粉装置，固定于所述成型腔室的下表面，所述出粉装置的一端口与所述成型腔室的内部相连通，所述出粉装置的另一端口与第三阀门固定连接；

引粉管道，设置于所述成型腔室中铺粉平台的下方，所述引粉管道的一端口与所述铺粉平台相连通，所述引粉管道的另一端口通向所述出粉装置；

收粉时，所述集粉装置的第二阀门与所述出粉装置的第三阀门相连接，通过对所述第二阀门和所述第三阀门的开关控制，以使所述铺粉平台上多余的粉末流入所述集粉罐中。

3.根据权利要求1所述粉床电子束增材制造设备，其特征在于，所述第一阀门上可拆卸安装一密封盖板。

4.根据权利要求3所述粉床电子束增材制造设备，其特征在于，所述第一阀门与所述密封盖板之间设有密封圈。

5.根据权利要求2所述粉床电子束增材制造设备，其特征在于，所述第三阀门上可拆卸安装一密封盖板。

6.根据权利要求5所述粉床电子束增材制造设备，其特征在于，所述第三阀门与所述密封盖板之间设有密封圈。

7.根据权利要求2所述粉床电子束增材制造设备，其特征在于，所述出粉装置内部设有筛网，且所述筛网位于所述出粉装置的两个端口之间。

8.根据权利要求2所述粉床电子束增材制造设备，其特征在于，所述第一阀门、第二阀门以及第三阀门中的至少一个为蝶阀。

9.根据权利要求2所述粉床电子束增材制造设备，其特征在于，所述出粉装置为焊接法兰。

10.根据权利要求1所述粉床电子束增材制造设备，其特征在于，所述进粉装置为焊接法兰。

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