用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置，包括打印仓体、用于对打印仓体洗气提供氦气气源的第一氩气气源、过滤器、第二氩气气源、风机、废气处理器以及控制系统，控制系统可以采用计算机系统实现，用于控制快速洗气装置的运行。本发明专利技术通过仓体氧含量进行实时监测以及在不同的洗气阶段对阀门控制，从而实现对仓体和管道进行同时洗气，减少洗气时对氩气气体浪费和缩短洗气时间，减少仓体洗气的反复性，提高打印效率和成型件的质量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置与方法


[0001]本专利技术涉及铺粉式增材制造
，具体而言涉及一种用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置与方法。

技术介绍

[0002]铺粉式激光增材制造打印技术(SLM，Selective laser melting)以激光为热源，配置三维分层和路径规划软件，可对三维模型进行切片分层，并生成扫描路径，系统按照扫描路径，控制激光束选区熔化各层的金属粉末材料，逐步堆叠成三维金属零件。通过铺粉式激光增材制造打印技术制造出的金属零件力学性能优良、表面质量和尺寸精度高，在医疗、汽车、航空航天、模具等零部件的快速成型和制造具有广泛的应用前景。
[0003]由于铺粉打印的金属材料属性，如果裸露在空气中打印，材料表面会氧化严重影响打印质量，在打印前需要对铺粉仓体进行洗气，即采用惰性气如氩气充入仓体，当仓体氧含量ppm值低于一定的值后，方能开始打印。在打印过程中，激光束使金属粉末融化成型产生大量混有粉末的烟雾，此时风机循环系统需要运行，将产生的烟雾带离仓体，经过过滤系统后过滤的气体流进仓体形成风循环，在此过程中，由于仓体外侧的过滤系统管道中原先有大量的空气，会随着风循环进入仓体，导致仓体的氧含量变高，不满足打印，需要很长时间的洗气才能满足，当仓体和风循环管道中氧含量ppm都满足打印条件才能打印，传统方式的洗气流程会浪费大量的氩气以及耗费大量的时间，洗气后的打印仓体内的氧含量ppm值也只是临近打印要求，会影响打印工件的质量。

技术实现思路

[0004]根据本专利技术的第一方面提出一种用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置，包括：
[0005]打印仓体，所述打印仓体定义了内部空间作为铺粉增材制造成型区域；所述打印仓体的底部分别设置有第一进气阀和第二进气阀，所述打印仓体的顶部设置第一排气阀和第二排气阀，并且第一进气阀、第二进气阀、第一排气阀以及第二排气阀分别与所述内部空间连通；
[0006]第一氩气气源，其通过第一管路将氩气送至第一排气阀和/或第二排气阀，从而能够送气进入打印仓体；其中第一管路设置有总控阀门，用于切换向第一排气阀和/或第二排气阀送气；
[0007]过滤器，用于过滤从所述打印仓体内抽出的烟气，并将过滤后的气体通过风机重新送入所述打印仓体；
[0008]第二氩气气源，其通过第二管道连通道过滤器的入口端，所述第二管道上设置有第一电动阀，用于控制第二管道的通断；
[0009]其中，所述过滤器的入口端还通过第三管道与打印仓体连通，所述第三管道上设置有第二电动阀，用于控制第三管道的通断；
[0010]所述过滤器的出口端通过第四管道连接至风机的入口端；
[0011]所述风机的第一出口端通过第五管道连通至废气处理器，在所述第五管道上设置有第三电动阀，用于控制第五管道的通断；
[0012]所述风机的第二出口端通过第六管道连通至打印仓体，在所述第六管道上设置有第四电动阀，用于控制第六管道的通断。
[0013]作为可选的实施例，所述快速洗气装置还设置有控制系统，与所述风机、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀以及第四电动阀连接，并控制其在对应工作模式下的运行，所述工作模式至少包括：
[0014]打印环境达成的双通道快速洗气模式：关闭第二电动阀和第四电动阀，打开第一进气阀、第二进气阀、第一排气阀以及第二排气阀，最后打开总控阀门，使得从第一氩气气源流经第一进气阀进入打印仓体的第一通道与流经第二进气阀进入打印仓体的第二通道同时接通，对打印仓体进行洗气，并持续监测打印仓体内部的氧含量，记为第一氧含量；其中所述第一通道的气体流量大于第二通道的气体流量；以及
[0015]与双通道快速洗气并行的过滤系统与管道洗气模式：打开第一电动阀与第三电动阀，打开风机，使得从第二氩气气源流出的氩气气流依次流经第二管道、过滤器、第四管道、风机、第五管道进入废气处理器，并在废气处理器经过废气处理后排出，在此过程中持续监测流入废气处理器的气体的氧含量，记为第二氧含量；
[0016]其中，响应于第一氧含量达到预设水平，关闭第一进气阀、第二进气阀、第一排气阀以及第二排气阀；
[0017]响应于第二氧含量均达到预设水平，关闭第一电动阀与第三电动阀。
[0018]作为可选的实施例，所述工作模式还包括：
[0019]打印过程中的洗气补偿模式：在第一氧含量与第二氧含量均达到预设水平时，打印环境达成，打开第二电动阀和第四电动阀、打开风机，在打印仓体内进行铺粉增材制造打印的同时，通过风机的运行，经由第三管道、过滤器、风机、第六管道形成对打印仓体内产生的烟气的外循环过滤通道，将烟气经过过滤器过滤后的气体重新补充至打印仓体；并且在打印过程中持续监测打印仓体内的气压，记录气压值；
[0020]响应于气压值超过预设的第一阈值，控制打开第二排气阀进行卸压，直至压力值处于允许的压力值范围内，关闭第二排气阀；
[0021]响应于气压值低于预设的第二阈值，控制打开第二进气阀进行补压，直至压力值处于允许的压力值范围内，关闭第二进气阀。
[0022]根据本专利技术的第二方面还提出用于铺粉式激光增材制造系统快速洗气方法，包括以下步骤：
[0023]第一阶段：关闭第二电动阀和第四电动阀，打开第一进气阀、第二进气阀、第一排气阀以及第二排气阀，最后打开总控阀门，使得从第一氩气气源流经第一进气阀进入打印仓体的第一通道与流经第二进气阀进入打印仓体的第二通道同时接通，对打印仓体进行洗气，并持续监测打印仓体内部的氧含量，记为第一氧含量；其中所述第一通道的气体流量大于第二通道的气体流量；
[0024]打开第一电动阀与第三电动阀，打开风机，使得从第二氩气气源流出的氩气气流依次流经第二管道、过滤器、第四管道、风机、第五管道进入废气处理器，并在废气处理器经
过废气处理后排出，在此过程中持续监测流入废气处理器的气体的氧含量，记为第二氧含量；
[0025]由此，在第一阶段，同时对打印仓体和管道洗气；
[0026]其中，响应于第一氧含量达到预设水平，关闭第一进气阀、第二进气阀、第一排气阀以及第二排气阀；
[0027]响应于第二氧含量均达到预设水平，关闭第一电动阀与第三电动阀；
[0028]完成第一阶段的洗气过程，使得打印仓体达到打印所需要的氧含量指标水平；
[0029]第二阶段：在第一氧含量与第二氧含量均达到打印所需要的氧含量指标水平之后，打开第二电动阀和第四电动阀、打开风机，在打印仓体内进行铺粉增材制造打印的同时，通过风机的运行，经由第三管道、过滤器、风机、第六管道形成对打印仓体内产生的烟气的外循环过滤通道，将烟气经过过滤器过滤后的气体重新补充至打印仓体；并且在打印过程中持续监测打印仓体内的气压，记录气压值；
[0030]响应于气压值超过预设的第一阈值，控制打开第二排气阀进行卸压，直至压力值处于允许的压力值范围内，关闭第二排气阀；
[0031]响应于气压值低于预设的第二阈值，控制打开第二进气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置，其特征在于，包括：打印仓体(10)，所述打印仓体(10)定义了内部空间作为铺粉增材制造成型区域；所述打印仓体(10)的底部分别设置有第一进气阀(11)和第二进气阀(13)，所述打印仓体(10)的顶部设置第一排气阀(12)和第二排气阀(14)，并且第一进气阀(11)、第二进气阀(13)、第一排气阀(12)以及第二排气阀(14)分别与所述内部空间连通；第一氩气气源(20)，其通过第一管路(110)将氩气送至第一排气阀(12)和/或第二排气阀(14)，从而能够送气进入打印仓体(10)；其中第一管路(110)设置有总控阀门(111)，用于切换向第一排气阀(12)和/或第二排气阀(14)送气；过滤器(30)，用于过滤从所述打印仓体(10)内抽出的烟气，并将过滤后的气体通过风机(50)重新送入所述打印仓体(10)；第二氩气气源(40)，其通过第二管道(120)连通道过滤器(30)的入口端，所述第二管道(120)上设置有第一电动阀(121)，用于控制第二管道(120)的通断；其中，所述过滤器(30)的入口端还通过第三管道(130)与打印仓体(10)连通，所述第三管道(130)上设置有第二电动阀(131)，用于控制第三管道(130)的通断；所述过滤器(30)的出口端通过第四管道(140)连接至风机(50)的入口端；所述风机(50)的第一出口端通过第五管道(150)连通至废气处理器(60)，在所述第五管道(150)上设置有第三电动阀(151)，用于控制第五管道(150)的通断；所述风机(50)的第二出口端通过第六管道(160)连通至打印仓体(10)，在所述第六管道(160)上设置有第四电动阀(161)，用于控制第六管道(160)的通断。2.根据权利要求1所述的用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置，其特征在于，所述总控阀门(111)为三通阀，其输入端接入第一管路(110)，其两个输出端分别接入第一进气阀(11)与第二进气阀(13)。3.根据权利要求1所述的用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置，其特征在于，所述第一电动阀(121)、第二电动阀(131)、第三电动阀(151)以及第四电动阀(161)均为电磁阀。4.根据权利要求1所述的用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置，其特征在于，所述打印仓体(10)配置有第一气体传感器(14)，用于检测打印仓体(10)内部空间的氧含量；所述废弃处理器(60)配置有第二气体传感器(61)，用于检测流入废气处理器(60)的气体的氧含量。5.根据权利要求1所述的用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置，其特征在于，所述第一管道(110)的气路中设置有第一压力传感器(112)，用于检测从第一氩气气源(20)进入第一管道(110)内的氩气气流的压力。6.根据权利要求1所述的用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置，其特征在于，所述第二管道(120)的气路中设置有第二压力传感器(122)，用于检测从第二氩气气源(40)流入第二管道(120)内的氩气气流的压力。7.根据权利要求1所述的用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置，其特征在于，所述打印仓体(10)还配置有用于检测仓体内部压力的第三压力传感器(16)。8.根据权利要求1～7中任意一项所述的用于铺粉式激光增材制造系统的快速洗气装置，其特征在于，所述快速洗气装置还设置有控制系统，与所述风机(40)、第一电动阀
(121)、第二电动阀(131)、第三电动阀(151)以及第四电动阀(161)连接，并控制其在对应工作模式下的运行，所述工作模式至少包括：打印环境达成的双通道快速洗气模式：关闭第二电动阀(131)和第四电动阀(161)，打开第一进气阀(11)、第二进气阀(13)、第一排气阀(12)以及第二排气阀(14)，最后打开总控阀门(111)，使得从第一氩气气源(20)流经第一进气阀(11)进入打印仓体(10)的第一通道与流经第二进气阀(13)进入打印仓体(10)的第二通道同时接通，对打印仓体(10)进行洗气，并持续监测打印仓体(10)内部的氧含量，记为第一氧含量；其中所述第一通道的气体流量大于第二通道的气体流量；以及与双通道快速洗气并行的过滤系统与管道洗气模式：打开第一电动阀(121)与第三电动阀(151)，打开风...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭泽望，邢飞，张巍，唱丽丽，
申请(专利权)人：南京中科煜宸激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：