本发明专利技术公开了一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，包括对电子束选区熔化成形室内进行冷却的循环空气冷却装置和对循环空气冷却装置进行控制的控制装置，电子束选区熔化成形室包括成形室底壁、成形仓、成形底板和升降机构；循环空气冷却装置包括冷却空气供给装置、冷却块、两个冷却侧板和高度检测单元；冷却块水平布设在成形室底壁上方且其位于成形仓内，两个冷却侧板为成形仓中的两个侧板；冷却侧板内设置有板内冷却空气流道，冷却块内设置有进气口侧冷却空气流道、出气口侧冷却空气流道和侧板间冷却空气流道。本发明专利技术结构简单、设计合理且工作性能可靠、降温速率快、使用效果好，能有效解决成形零件粉堆冷却降温速率慢的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于增材制造
，尤其是涉及一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置。
技术介绍
以粉末为原料，通过选区沉积、选区烧结或选区熔化工艺进行零件的增材制造技术是目前快速制造领域研究的热点，其中典型技术包含：选区激光烧结(SelectiveLaserSintering，SLS)、选区激光熔化(SelectiveLaserMelting，SLM)、电子束熔化(ElectronBeammelting，EBM)、三维打印成形(ThreeDimensionalPrinting，3DP)等。上述技术的工艺流程均类似，具体工艺过程如下：首先在加工平面上铺好一层原料粉末，然后加工源根据零件截面形状对粉末进行选区作业，成形出零件的截面轮廓，如SLS和SLM技术采用激光对粉末进行烧结与熔化，黏附成形；EBM技术采用电子束对粉末原料进行完全熔化，实现增材制造；3DP技术采用精密喷头，将粘结剂按既定轮廓形状喷射到粉末层，使部分粉末粘接成形；待一层粉末成形完毕后，送铺粉装置在成形工作面再铺上一层粉末，加工源对该层粉末再次进行选区作业，并完成新生成层片与原有部分之间的连接，如此循环逐层堆积制造，最后再经后处理(SLS与3DP技术所得零件一般要经过后续热处理或渗金属)得到任意形状的实体零件。增材制造技术是一种多学科交叉的系统工程技术，在以粉末作为成形原料的增材制造技术中，尤其是以电子束选区沉积、烧结、熔化工艺的增材制造过程中，必然包括升温、r>逐层烧结熔化和冷却降温过程，上述过程所耗时间共同构成了单次电子束选区沉积、烧结、熔化工艺的增材制造过程的总时间，而通常升温、逐层烧结的时间受限于工艺要求，难以压缩；而冷却降温过程由于成形室内部的真空环境，降温速率较慢，若成形零件较低冷却降温所耗时间甚至会大于升温、逐层烧结的时间之和，严重影响了设备的加工效率。为了防止高温金属粉末氧化，目前电子束选区沉积、烧结、熔化工艺的增材制造设备通用的冷却降温方式是在设备成形结束后向真空成形室内充入大量惰性气体，借助惰性气体的导热作用实现成形零件粉末的降温，但由于成形零件粉堆位于成形仓内部，仅粉堆上表面与惰性气体直接接触，降温效率依然很慢。以瑞典著名3D打印设备制造商ArcamAB公司生产的ArcamA2设备为例，ArcamA2设备为电子束选区熔化成形设备，成形零件高度为50mm，零件成形后成形零件粉堆的温度约为500℃～600℃，借助惰性气体的作用，该粉堆温度降至100℃以下需要耗费约8小时，而随着零件高度的增加，即成形零件粉堆高度的增加，降温冷却时间会成倍增加，严重影响设备的加工效率。因而，对于增材制造技术，尤其是电子束选区熔化的增材制造设备，迫切需要一种可靠性高、设计简单且降温效果明显的冷却装置，以提高设备的加工效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其结构简单、设计合理且工作性能可靠、降温速率快、使用效果好，能有效解决成形零件粉堆冷却降温速率慢的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其特征在于：包括对电子束选区熔化成形室内进行冷却的循环空气冷却装置和对所述循环空气冷却装置进行控制的控制装置，所述电子束选区熔化成形室包括成形室底壁、安装在成形室底壁上的成形仓、安装在成形仓内且能在成形仓内进行上下移动的成形底板和带动成形底板上下移动的升降机构，所述成形仓呈竖直向布设，所述成形底板呈水平布设且其安装在所述升降机构上；所述成形底板为矩形，所述成形仓为四棱柱状且其由四块分别位于成形底板四周侧的侧板拼接而成；所述循环空气冷却装置包括冷却空气供给装置、冷却块、两个对称布设的冷却侧板和对成形底板的升降高度进行实时检测的高度检测单元，所述高度检测单元与控制装置连接，所述冷却空气供给装置由控制装置进行控制且其与控制装置连接；所述冷却块水平布设在成形室底壁上方且其位于成形仓内，所述冷却块位于成形底板的正下方；两个所述冷却侧板为所述成形仓中的两个所述侧板；所述冷却侧板内设置有板内冷却空气流道，且冷却侧板的下部内侧开有分别与板内冷却空气流道两端连接的底部进气口和底部出气口；所述冷却块上设置有总进气口和总出气口，所述总进气口通过进气管与所述冷却空气供给装置的出气口连接，且总出气口通过出气管与所述冷却空气供给装置的进气口连接；所述冷却块中靠近两个所述冷却侧板的两个侧壁均为冷却侧侧壁，每个所述冷却侧侧壁上均设置有用于与冷却侧板的底部进气口和底部出气口分别连接的侧部出气口和侧部进气口，所述冷却块内设置有进气口侧冷却空气流道、出气口侧冷却空气流道和侧板间冷却空气流道，两个所述冷却侧板的板内冷却空气流道之间通过侧板间冷却空气流道连通；所述总进气口通过进气口侧冷却空气流道与一个冷却侧板的板内冷却空气流道连通，所述总出气口通过出气口侧冷却空气流道与另一个冷却侧板的板内冷却空气流道连通；所述进气口侧冷却空气流道、出气口侧冷却空气流道、侧板间冷却空气流道、两个所述冷却侧板的板内冷却空气流道、所述进气管、所述出气管和所述冷却空气供给装置组成冷却空气循环通道。上述一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其特征是：所述冷却空气供给装置为空气压缩机。上述一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其特征是：所述进气管上装有气体流量调节阀和气体流量检测单元，所述气体流量调节阀和气体流量检测单元均与控制装置连接。上述一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其特征是：所述成形室底壁上装有与总进气口连接的进气管接头和与总出气口连接的出气管接头，所述进气管接头和出气管接头均位于成形室底壁下方；所述进气管接头与所述进气管连接，所述出气管接头与所述出气管连接。上述一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其特征是：所述冷却块为立方体块体。上述一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其特征是：所述冷却块的四个侧壁包括两个所述冷却侧侧壁和两个非冷却侧侧壁，所述总进气口和总出气口位于冷却块的同一个所述非冷却侧侧壁上。上述一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其特征是：所述进气口侧冷却空气流道、出气口侧冷却空气流道、侧板间冷却空气流道、总进气口、总出气口、侧部出气口和侧部进气口均位于同一水平面上。上述一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其特征是：所述进气口侧冷却空气流道和出气口侧冷却空气流道为弧形或折线形，所述侧板间冷却空气流道和板内冷却空气流道均为矩形波形。上述一种电子束选区熔化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其特征在于：包括对电子束选区熔化成形室内进行冷却的循环空气冷却装置和对所述循环空气冷却装置进行控制的控制装置(1)，所述电子束选区熔化成形室包括成形室底壁(2‑1)、安装在成形室底壁(2‑1)上的成形仓(2‑2)、安装在成形仓(2‑2)内且能在成形仓(2‑2)内进行上下移动的成形底板(2‑3)和带动成形底板(2‑3)上下移动的升降机构，所述成形仓(2‑2)呈竖直向布设，所述成形底板(2‑3)呈水平布设且其安装在所述升降机构上；所述成形底板(2‑3)为矩形，所述成形仓(2‑2)为四棱柱状且其由四块分别位于成形底板(2‑3)四周侧的侧板拼接而成；所述循环空气冷却装置包括冷却空气供给装置、冷却块(3)、两个对称布设的冷却侧板(4)和对成形底板(2‑3)的升降高度进行实时检测的高度检测单元(5)，所述高度检测单元(5)与控制装置(1)连接，所述冷却空气供给装置由控制装置(1)进行控制且其与控制装置(1)连接；所述冷却块(3)水平布设在成形室底壁(2‑1)上方且其位于成形仓(2‑2)内，所述冷却块(3)位于成形底板(2‑3)的正下方；两个所述冷却侧板(4)为所述成形仓(2‑2)中的两个所述侧板；所述冷却侧板(4)内设置有板内冷却空气流道(4‑1)，且冷却侧板(4)的下部内侧开有分别与板内冷却空气流道(4‑1)两端连接的底部进气口(4‑2)和底部出气口(4‑3)；所述冷却块(3)上设置有总进气口(3‑1)和总出气口(3‑2)，所述总进气口(3‑1)通过进气管与所述冷却空气供给装置的出气口连接，且总出气口(3‑2)通过出气管与所述冷却空气供给装置的进气口连接；所述冷却块(3)中靠近两个所述冷却侧板(4)的两个侧壁均为冷却侧侧壁，每个所述冷却侧侧壁上均设置有用于与冷却侧板(4)的底部进气口(4‑2)和底部出气口(4‑3)分别连接的侧部出气口(3‑3)和侧部进气口(3‑4)，所述冷却块(3)内设置有进气口侧冷却空气流道(3‑5)、出气口侧冷却空气流道(3‑6)和侧板间冷却空气流道(3‑7)，两个所述冷却侧板(4)的板内冷却空气流道(4‑1)之间通过侧板间冷却空气流道(3‑7)连通；所述总进气口(3‑1)通过进气口侧冷却空气流道(3‑5)与一个冷却侧板(4)的板内冷却空气流道(4‑1)连通，所述总出气口(3‑2)通过出气口侧冷却空气流道(3‑6)与另一个冷却侧板(4)的板内冷却空气流道(4‑1)连通；所述进气口侧冷却空气流道(3‑5)、出气口侧冷却空气流道(3‑6)、侧板间冷却空气流道(3‑7)、两个所述冷却侧板(4)的板内冷却空气流道(4‑1)、所述进气管、所述出气管和所述冷却空气供给装置组成冷却空气循环通道。...
【技术特征摘要】
1.一种电子束选区熔化成形设备的冷却装置，其特征在于：包括对电子束选区熔化成
形室内进行冷却的循环空气冷却装置和对所述循环空气冷却装置进行控制的控制装置
(1)，所述电子束选区熔化成形室包括成形室底壁(2-1)、安装在成形室底壁(2-1)上的成形
仓(2-2)、安装在成形仓(2-2)内且能在成形仓(2-2)内进行上下移动的成形底板(2-3)和带
动成形底板(2-3)上下移动的升降机构，所述成形仓(2-2)呈竖直向布设，所述成形底板(2-
3)呈水平布设且其安装在所述升降机构上；所述成形底板(2-3)为矩形，所述成形仓(2-2)
为四棱柱状且其由四块分别位于成形底板(2-3)四周侧的侧板拼接而成；
所述循环空气冷却装置包括冷却空气供给装置、冷却块(3)、两个对称布设的冷却侧板
(4)和对成形底板(2-3)的升降高度进行实时检测的高度检测单元(5)，所述高度检测单元
(5)与控制装置(1)连接，所述冷却空气供给装置由控制装置(1)进行控制且其与控制装置
(1)连接；所述冷却块(3)水平布设在成形室底壁(2-1)上方且其位于成形仓(2-2)内，所述
冷却块(3)位于成形底板(2-3)的正下方；两个所述冷却侧板(4)为所述成形仓(2-2)中的两
个所述侧板；所述冷却侧板(4)内设置有板内冷却空气流道(4-1)，且冷却侧板(4)的下部内
侧开有分别与板内冷却空气流道(4-1)两端连接的底部进气口(4-2)和底部出气口(4-3)；
所述冷却块(3)上设置有总进气口(3-1)和总出气口(3-2)，所述总进气口(3-1)通过进气管
与所述冷却空气供给装置的出气口连接，且总出气口(3-2)通过出气管与所述冷却空气供
给装置的进气口连接；所述冷却块(3)中靠近两个所述冷却侧板(4)的两个侧壁均为冷却侧
侧壁，每个所述冷却侧侧壁上均设置有用于与冷却侧板(4)的底部进气口(4-2)和底部出气
口(4-3)分别连接的侧部出气口(3-3)和侧部进气口(3-4)，所述冷却块(3)内设置有进气口
侧冷却空气流道(3-5)、出气口侧冷却空气流道(3-6)和侧板间冷却空气流道(3-7)，两个所
述冷却侧板(4)的板内冷却空气流道(4-1)之间通过侧板间冷却空气流道(3-7)连通；所述
总进气口(3-1)通过进气口侧冷却空气流道(3-5)与一个冷却侧板(4)的板内冷却空气流道
(4-1)连通，所述总出气口(3-2)通过出气口侧冷却空气流道(3-6)与另一个冷却侧板(4)的
板内冷却空气流道(4-1)连通；所述进气口侧冷却空气流道(3-5)、出气口侧冷却空气流道
(3-6)、侧板间冷却空气流道(3-7)、两个所述冷却侧板(4)的板内冷却空气流道(4-1)、所述<...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵培，贾文鹏，朱纪磊，周勃延，全俊涛，
申请(专利权)人：西安赛隆金属材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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