CN219052916U - 激光选区熔化铺粉设备风场均风装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及增材制造技术领域，具体而言涉及激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，包括风机循环净化装置、均风进风盒和均风吸风盒，所述均风进风盒的内部设有进风均风板，能使进入所述均风进风盒的气流均匀的从排风口排出，所述均风吸风盒的内部设有吸风均风板，能使进入所述均风吸风盒的气流均匀的从所述吸风管路排出，通过设置均风进风盒和风吸风盒，使排风口流出的气流能够呈现层流流动，保证风场内气流的稳定性，并设置出风口调节装置，能够根据打印金属粉末的种类调整风场的风速和高度，合理的风场能将激光扫描粉床过程中的烟尘及熔池飞溅带走，防止落在成型粉床上，提高金属粉末打印成型后的精度。

Description

激光选区熔化铺粉设备风场均风装置

技术领域

本实用新型涉及增材制造技术领域，具体而言涉及激光选区熔化铺粉设备风场均风装置。

背景技术

激光选区熔化技术(SLM)是金属增材制造的一种方法。在加工的过程中，激光器发出激光，经过光学系统处理后照射到加工平面上，在控制系统的控制下，激光按照系统的STL文件所计算的轮廓曲线，对金属粉末铺成的粉床进行扫描烧结，使金属粉末熔化成型最终形成零件。

由于SLM铺粉设备成型腔室是在密闭环境下，在激光扫描烧结的过程中，激光照射的金属粉末很容易在高温条件产生烟尘及熔池飞溅，烟尘上扬对照射下来的激光会造成干扰，减弱激光强度，影响打印零件成型质量。同时、熔池飞溅的残渣掉落在粉床上，对下层粉末激光扫描造成二次烧结，影响成型精度，因此在激光打印区域拥有稳定的风场对打印精度至关重要，而成型腔室两侧的导风结构能否稳定的送风是稳定风场的关键结构。

实用新型内容

本实用新型提出一种技术方案，一种激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，包括：

风机循环净化装置，包括过滤模块和循环风机，所述过滤模块的输入侧连接吸风管路，所述循环风机的输出端连接送风管路；

均风进风盒，被设置与所述送风管路的输出端连接，并固定于工作台顶部铺粉成形区域的进风侧，所述均风进风盒靠近所述铺粉成形区域的一侧设置排风口；

均风吸风盒，被设置与所述吸风管路的输入端连接，并固定于工作台顶部铺粉成形区域的出风侧，所述均风吸风盒靠近所述铺粉成形区域的一侧设置吸风口；

其中，所述均风进风盒的内部设有进风均风板，能使进入所述均风进风盒的气流均匀的从排风口排出，所述均风吸风盒的内部设有吸风均风板，能使进入所述均风吸风盒的气流均匀的从所述吸风管路排出；

所述均风进风盒的排风口与所述均风吸风盒的吸风口对称分布在所述铺粉成形区域的两侧，且所述排风口与吸风口之间的气流在所述铺粉成形区域的上方形成风场。

优选的，所述均风进风盒内沿气流流动方向依次设置进风盒第一均风板和进风盒第二均风板，所述进风盒第一均风板被设置呈能将气流块宽度方向等分，所述进风盒第二均风板被设置呈能将气流从排风口水平排出。

优选的，所述均风吸风盒内沿气流流动方向依次设置吸风盒第一均风板和吸风盒第二均风板，所述吸风盒第一均风板被设置呈能将气流从吸风口水平吸入，所述吸风盒第二均风板被设置呈能将气流块宽度方向等分。

优选的，所述均风进风盒内靠近所述送风管路的一侧设置有以所述送风管路出风口为中心呈扇形分布的多个所述进风盒第一均风板，且所述进风盒第一均风板竖直的分布在所述均风进风盒内，并分隔出多个第一导风通道，使所述送风管路送出的气流能够在所述均风进风盒宽度方向上均匀分布。

优选的，所述均风进风盒内的所述进风盒第一均风板和排风口之间设置多个分布在上下侧内壁的进风盒第二均风板，多个所述进风盒第二均风板沿气流流动方向前后交错分布，使排风口流出的气流能够呈现层流流动。

优选的，所述均风吸风盒内靠近所述吸风管路的一侧设置有以所述吸风管路进风口为中心呈扇形分布的多个所述吸风盒第二均风板，所述吸风盒第二均风板竖直的分布在所述均风吸风盒内，并分隔出多个第二导风通道，使所述均风吸风盒内的气流能够均匀的进入所述吸风管路内。

优选的，所述均风吸风盒内的吸风口处设置两个上下相对分布的所述吸风盒第一均风板，使气流在吸风口处能够呈现层流流动。

优选的，所述进风盒第二均风板和所述吸风盒第一均风板面对气流的方向被设置呈弧形面。

优选的，所述吸风管路和送风管路上均安装有第一风速探头，所述吸风口内安装有用于检测所述风场风速的第二风速探头。

优选的，所述排风口外侧设有能调整进入所述风场内气流量的出风口调节装置，所述出风口调节装置被设置成能调整所述排风口排出气流的高度，使进入所述风场内的气流量被改变。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型设置的均风进风盒和风吸风盒对称分布，且内部均设置能将气流均匀导向呈平流状态的导风板结构，使排风口流出的气流能够呈现层流流动，能保证风场内气流的稳定性，并设置了出风口调节装置，能够根据打印金属粉末的种类调整风场的风速和高度，合理的风场能将激光扫描粉床过程中的烟尘及熔池飞溅带走，防止落在成型粉床上，提高金属粉末打印成型后的精度。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场均风装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场均风装置中出风口调节装置的安装结构示意图；

图3是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场均风装置中出风口调节装置的传动结构示意图；

图4a是本发明实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场自动调风系统中铺粉成形区域、风场及导风板下降状态的工作情况的竖直截面结构示意图；

图4b是本发明实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场自动调风系统中铺粉成形区域、风场及导风板升起状态的工作情况的竖直截面结构示意图；

图5是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场均风装置中均风进风盒的立体结构示意图；

图6是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场均风装置中均风进风盒的水平截面结构示意图；

图7是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场均风装置中均风进风盒的竖直截面结构示意图；

图8是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场均风装置中均风吸风盒的立体结构示意图；

图9是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场均风装置中均风吸风盒的水平截面结构示意图；

图10是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场均风装置中均风吸风盒的竖直截面结构示意图；

图11是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场均风装置中均风吸风盒进风口侧的正视结构示意图；

图12是本实用新型实施例所示激光选区熔化铺粉设备风场自动调风装置的调风控制流程示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

本实用新型提出一种技术方案，一种激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，能够在铺粉设备打印过程中提供均匀风场，能够将激光扫描粉床过程中的烟尘及熔池飞溅带走，防止落在成型粉床上，该系统主要包括：风机循环净化装置5、吸风管路4、送风管路6、均风进风盒2、均风吸风盒3和出风口调节装置8。

风机循环净化装置

如图1所示，风机循环净化装置5包括过滤模块和循环风机，过滤模块的输入侧连接吸风管路4，且循环风机的输出端连接送风管路6。

在具体的实施例中，风机循环净化装置5采用目前成熟的净化系统，过滤模块包含旋风分离器、中级过滤器以及终级过滤器，循环风机能够驱动气流循环流动，过滤模块能将风场111里带出来的烟尘及熔池飞溅的颗粒通过净化系统过滤，再将洁净的气体重新输送到激光选区熔化铺粉设备的成型腔室内。

进一步的，在吸风管路4和送风管路6上均安装有第一风速探头7，两个第一风速探头7分别用于检测进入风机循环净化装置5的风速以及从风机循环净化装置5排出的风速。

如此，可以通过两个第一风速探头7的检测值判断循环风机是否以设定频率工作，也可以判断过滤模块的滤芯堵塞是否严重，若长时间工作情况下，风机频率一定，第一风速探头7检测的风速减小，则可能是滤芯堵塞，考虑需要更换滤芯。

并且第一风速探头7的检测数值可以作为风速数据收集分析，给工艺人员提供对于不同粉末，需要对应风循环的风机频率。如此，循环风机频率可以调节风量的大小，风机频率越高风量越大，反之频率越低风量越小。

均风进风盒

如图1和图5所示，均风进风盒2被设置与送风管路6的输出端连接，并固定于工作台1顶部铺粉成形区域11的进风侧，均风进风盒2靠近铺粉成形区域11的一侧设置排风口，且均风进风盒2的内部设有进风均风板，能使进入均风进风盒2的气流均匀的从排风口排出。

进一步的，均风进风盒2内沿气流流动方向依次设置进风盒第一均风板22和进风盒第二均风板21，进风盒第一均风板22被设置呈能将气流块宽度方向等分，进风盒第二均风板21被设置呈能将气流从排风口水平排出，进风盒第一均风板22和进风盒第二均风板21的数量及分布位置均通过流体软件分析计算得出。

具体的，均风进风盒2被设置呈扁平的空心矩形盒结构，在靠近送风管路6的一端设置呈收缩的梯形结构，均风进风盒2整体采用铝合金或塑料材质以3D打印或注塑的方式制成。

进一步的，如图6所示，其内部在靠近送风管路6的一侧设置有以送风管路6出风口为中心呈扇形分布的多个进风盒第一均风板22，进风盒第一均风板22在内部竖直的分布，分隔出多个导风通道，进风盒第一均风板22的数量及分布位置均通过流体软件分析计算得出，使送风管路6送出的气流能够在均风进风盒2宽度方向上均匀分布。

进一步的，其内部在进风盒第一均风板22和排风口之间的部分设置多个分布在上下侧内壁的进风盒第二均风板21，进风盒第二均风板21在气流流动方向前后的交错分布，并且在排风口处被设置为两个相对分布，之间形成狭长的矩形风口，进风盒第二均风板21的数量及分布位置均通过流体软件分析计算得出，使排风口流出的气流能够呈现层流流动，以保证气流的稳定性。

在优选的实施例中，进风盒第一均风板22在气流流动方向包括第一、第二、……N个挡风板，其中，N＝奇数的位于均风进风盒2的顶壁，N＝偶数位于均风进风盒2的底壁，相邻的进风盒第一均风板22间距相同，每个进风盒第一均风板22被设置成与风道宽度相同的条形，面对气流的方向具有弧面，当气流依次流过第一、第二、……N个挡板的弧面后，使排风口的气流层流流动。

如图7所示，在具体的实施例中，进风盒第二均风板21设置有五个，其中四个进风盒第二均风板21在气流流动方向前后的交错分布，并且前后的间距相同，进风盒第二均风板21分别位于均风进风盒2内部的上下壁面，其中，进风盒第二均风板21面对气流的方向被设置呈弧形面，对气流起到导向的作用，进风盒第二均风板21的尖端与均风进风盒2内壁留有1mm左右的间隙，能稳定气流，避免产生湍流，另一个进风盒第二均风板21设置在位于出口处的进风盒第二均风板21的相对位置，留出供气流流出的狭长矩形风口，使排风口流出的气流能够呈现层流流动。

均风吸风盒

如图1和图8所示，均风吸风盒3被设置与吸风管路4的输入端连接，并固定于工作台1顶部铺粉成形区域11的出风侧，均风吸风盒3靠近铺粉成形区域11的一侧设置吸风口，且均风吸风盒3的内部设有吸风均风板，能使进入均风吸风盒3的气流均匀的从吸风管路4排出。

进一步的，均风吸风盒3内沿气流流动方向依次设置吸风盒第一均风板31和吸风盒第二均风板32，吸风盒第一均风板31被设置呈能将气流从吸风口水平吸入，吸风盒第二均风板32被设置呈能将气流块宽度方向等分，吸风盒第一均风板31和吸风盒第二均风板32的数量及分布位置均通过流体软件分析计算得出。

具体的，均风吸风盒3被设置呈扁平的空心矩形盒结构，在靠近吸风管路4的一端设置呈收缩的梯形结构，均风吸风盒3整体采用铝合金或塑料材质以3D打印或注塑的方式制成。

进一步的，如图9所示，其内部在靠近吸风管路4的一侧设置有以吸风管路4进风口为中心呈扇形分布的多个吸风盒第二均风板32，吸风盒第二均风板32在内部竖直的分布，分隔出多个导风通道，吸风盒第二均风板32的数量及分布位置均通过流体软件分析计算得出，使均风吸风盒3内的气流能够均匀的进入吸风管路4内。

如图10和图11所示，其内部在吸风盒第二均风板32和吸风口之间的部分设置两个分布在上下侧内壁的吸风盒第一均风板31，吸风盒第一均风板31面对气流的方向被设置呈弧形面，对气流起到导向的作用，并能稳定气流，避免产生湍流，吸风盒第一均风板31的数量及分布位置均通过流体软件分析计算得出，使气流在吸风口处能够呈现层流流动，以保证气流的稳定性。

进一步的，第二风速探头9沿均风吸风盒3宽度方向均匀的设置两个以上，且第二风速探头9的检测端位于风场111高度方向的中部，第二风速探头9检测的吸风口处风速即是风场111风速，用于向系统反馈。

风场

结合图1和图4所示，均风进风盒2的排风口与均风吸风盒3的吸风口对称分布在铺粉成形区域11的两侧，且排风口与吸风口之间的气流在铺粉成形区域11的上方形成风场111，吸风口内安装有用于检测风场111风速的第二风速探头9。

具体的，排风口被设置呈矩形，相应的吸风口被设置呈与排风口截面相同的矩形，排风口的宽度大于铺粉成形区域11的宽度，风场111的高度小于等于吸风口的高度，风场111即是排风口与吸风口之间的气流以层流方式流动形成的近似长方体的区域，其宽度与排风口、吸风口的宽度相等，长度等于排风口、吸风口之间的间距，高度在排风口下限与吸风口上限之间的高度差，其中铺粉成形区域11的尺寸一般设置在450mm×450mm，风场111的高度一般设置在10mm～30mm。

出风口调节装置

在进一步的实施例中，排风口外侧设有能调整进入风场111内气流量的出风口调节装置8，出风口调节装置8被设置成能调整排风口排出气流的高度，使进入风场111内的气流量被改变。

结合图2-图4所示，出风口调节装置8包括导风板82以及固定设置在工作台1上用于驱动导风板82翻转的驱动电机81，驱动电机81采用步进电机，具有更高的精确度，以精准的调节导风板82的翻转角度，工作台1上对应铺粉成形区域11的进风口一侧开设有安装槽101，安装槽101的两端均固定安装转轴安装座83，导风板82转动安装在两个转轴安装座83之间，且靠近驱动电机81一端的轴上固定安装传动齿轮84，驱动电机81的输出轴与传动齿轮84之间安装传动带85，用于驱动导风板82翻转。

结合图12所示的自动调风方法的控制流程，当第二风速探头9检测的风速大于设定风速后，则由驱动电机81通过传动带85带动传动齿轮84转动，使安装在转轴安装座83上的导风板82向上偏转一定的角度，对风场111内的风量进行调节，降低风场111的风速，并抬高风场111与铺粉成形区域11的间距。

当第二风速探头9检测的风速小于设定风速后，则由驱动电机81通过传动带85带动传动齿轮84转动，使安装在转轴安装座83上的导风板82向下偏转一定的角度，增大进入风场111内的风量，增大风场111的风速至设置范围内，并减小风场111与铺粉成形区域11的间距，使风场111的高度更大，烟尘不容易掉落。

结合以上实施例，本实用新型设置的均风进风盒2和风吸风盒3对称分布，且内部均设置能将气流均匀导向呈平流状态的导风板结构，使排风口流出的气流能够呈现层流流动，能保证风场111内气流的稳定性，并设置了出风口调节装置8，能够根据打印金属粉末的种类调整风场111的风速和高度，合理的风场111能将激光扫描粉床过程中的烟尘及熔池飞溅带走，防止落在成型粉床上，提高金属粉末打印成型后的精度。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (12)

1.一种激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，包括：

风机循环净化装置(5)，包括过滤模块和循环风机，所述过滤模块的输入侧连接吸风管路(4)，所述循环风机的输出端连接送风管路(6)；

均风进风盒(2)，被设置与所述送风管路(6)的输出端连接，并固定于工作台(1)顶部铺粉成形区域(11)的进风侧，所述均风进风盒(2)靠近所述铺粉成形区域(11)的一侧设置排风口；

均风吸风盒(3)，被设置与所述吸风管路(4)的输入端连接，并固定于工作台(1)顶部铺粉成形区域(11)的出风侧，所述均风吸风盒(3)靠近所述铺粉成形区域(11)的一侧设置吸风口；

其中，所述均风进风盒(2)的内部设有进风均风板，能使进入所述均风进风盒(2)的气流均匀的从排风口排出，所述均风吸风盒(3)的内部设有吸风均风板，能使进入所述均风吸风盒(3)的气流均匀的从所述吸风管路(4)排出；

所述均风进风盒(2)的排风口与所述均风吸风盒(3)的吸风口对称分布在所述铺粉成形区域(11)的两侧，且所述排风口与吸风口之间的气流在所述铺粉成形区域(11)的上方形成风场(111)。

2.根据权利要求1所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述均风进风盒(2)内沿气流流动方向依次设置进风盒第一均风板(22)和进风盒第二均风板(21)，所述进风盒第一均风板(22)被设置呈能将气流块宽度方向等分，所述进风盒第二均风板(21)被设置呈能将气流从排风口水平排出。

3.根据权利要求2所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述均风吸风盒(3)内沿气流流动方向依次设置吸风盒第一均风板(31)和吸风盒第二均风板(32)，所述吸风盒第一均风板(31)被设置呈能将气流从吸风口水平吸入，所述吸风盒第二均风板(32)被设置呈能将气流块宽度方向等分。

4.根据权利要求2所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述均风进风盒(2)内靠近所述送风管路(6)的一侧设置有以所述送风管路(6)出风口为中心呈扇形分布的多个所述进风盒第一均风板(22)，且所述进风盒第一均风板(22)竖直的分布在所述均风进风盒(2)内，并分隔出多个第一导风通道，使所述送风管路(6)送出的气流能够在所述均风进风盒(2)宽度方向上均匀分布。

5.根据权利要求2所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述均风进风盒(2)内的所述进风盒第一均风板(22)和排风口之间设置多个分布在上下侧内壁的进风盒第二均风板(21)，多个所述进风盒第二均风板(21)沿气流流动方向前后交错分布，使排风口流出的气流能够呈现层流流动。

6.根据权利要求3所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述均风吸风盒(3)内靠近所述吸风管路(4)的一侧设置有以所述吸风管路(4)进风口为中心呈扇形分布的多个所述吸风盒第二均风板(32)，所述吸风盒第二均风板(32)竖直的分布在所述均风吸风盒(3)内，并分隔出多个第二导风通道，使所述均风吸风盒(3)内的气流能够均匀的进入所述吸风管路(4)内。

7.根据权利要求3所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述均风吸风盒(3)内的吸风口处设置两个上下相对分布的所述吸风盒第一均风板(31)，使气流在吸风口处能够呈现层流流动。

8.根据权利要求3所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述进风盒第二均风板(21)和所述吸风盒第一均风板(31)面对气流的方向被设置呈弧形面。

9.根据权利要求3所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述吸风管路(4)和送风管路(6)上均安装有第一风速探头(7)，所述吸风口内安装有用于检测所述风场(111)风速的第二风速探头(9)。

10.根据权利要求1-9中的任意一项所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述排风口外侧设有能调整进入所述风场(111)内气流量的出风口调节装置(8)，所述出风口调节装置(8)被设置成能调整所述排风口排出气流的高度，使进入所述风场(111)内的气流量被改变。

11.根据权利要求10所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述出风口调节装置(8)包括导风板(82)以及固定设置在所述工作台(1)上用于驱动所述导风板(82)翻转的驱动电机(81)，所述工作台(1)上对应所述铺粉成形区域(11)的进风口一侧开设有安装槽(101)，所述安装槽(101)的两端均固定安装转轴安装座(83)，所述导风板(82)转动安装在两个所述转轴安装座(83)之间，且靠近所述驱动电机(81)一端的轴上固定安装传动齿轮(84)，所述驱动电机(81)的输出轴与所述传动齿轮(84)之间安装传动带(85)，用于驱动所述导风板(82)翻转。

12.根据权利要求11所述的激光选区熔化铺粉设备风场均风装置，其特征在于，所述导风板(82)的翻转角度范围被设置在0°～90°，所述导风板(82)向上翻转时，所述排风口气流进入所述风场(111)内有效的气流量减小，且距离所述铺粉成形区域(11)的间距增大；所述导风板(82)向下翻转时，所述排风口气流进入所述风场(111)内有效的气流量增加，且距离所述铺粉成形区域(11)的间距减小。

Images