用于激光选区熔化设备的循环过滤系统及过滤方法技术方案

本发明专利技术涉及增材制造技术领域，具体而言涉及用于激光选区熔化设备的循环过滤系统及过滤方法，包括成型仓、过滤装置、循环风机和控制装置，所述循环风机的输出侧设有用于检测气流的风速、风温的热敏风速仪，所述粗过滤装置的进气、排气端均安装有用于检测压力差的压差表，使所述控制装置调节所述循环风机的频率，控制所述成型仓内风场的风速维持在预设范围内；本系统针对激光打印过程中产生烟尘及热量这两个变量会影响系统中气流速度以及风机运行稳定性的问题，能够有针对性的调节风机的频率、设置压差下反吹滤芯或降低系统温度，使风机能够保持稳定的工作状态，并能够在成型仓内形成稳定的风场，保证零件整体成型质量。保证零件整体成型质量。保证零件整体成型质量。

【技术实现步骤摘要】
用于激光选区熔化设备的循环过滤系统及过滤方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体而言涉及用于激光选区熔化设备的循环过滤系统及过滤方法。

技术介绍

[0002]目前，在金属增材制造领域，由于激光选区熔化3D打印技术(SLM)有着无需开模、数字化、绿色化、理论可成型任意空间形态构件的优势；并且随着相关技术的不断更新迭代，成形零件的尺寸范围、质量以及效率得到很大的提升，因此，在航空航天、模具、汽车等行业越来越受青睐。
[0003]然而由于客户需求零件的尺寸不断增大、成形零件的数量不断增多，对设备打印过程中稳定性的要求越来越高，而打印过程中成型仓内的风场的稳定情况直接关系到零件成型质量的稳定性，由于激光打印过程中会产生黑烟以及激光烧损的颗粒，成型仓内的风场用于持续吹拂烟尘，将黑烟及颗粒及时排出，否则烟尘影响激光的能量，导致打印精度和强度降低。
[0004]为了提高激光打印的精度，则需要保持成型仓内风场的稳定，目前已有针对成型仓进风口和出风口结构的改进(如下专利文献1和专利文献2)，使成型仓的风场保持稳定，但影响成型仓风场稳定的因素除了进风口及出风口结构外，风机能否稳定运行，打印过程中风速大小能否保持稳定也尤为重要。
[0005]现有技术文献：
[0006]专利文献1CN106623928A一种金属3D打印设备成型仓两侧保护气进出的装置
[0007]专利文献2CN113059197A一种大幅面3D打印成型仓结构

技术实现思路

[0008]本专利技术第一方面提供一种技术方案，一种用于激光选区熔化设备的循环过滤系统，包括：
[0009]成型仓，内壁上具有相对设置的进风口和抽风口，使保护气从所述进风口进入并从所述抽风口排出，在所述成型仓的内部形成风场；
[0010]循环管路，用于传导保护气；
[0011]过滤装置，设置在所述循环管路上，并位于所述抽风口的排气端，所述过滤装置包括沿排气方向依次分布的一级过滤装置、粗过滤装置和精过滤装置，且所述粗过滤装置内设有反吹装置；
[0012]循环风机，设置在所述循环管路上，并位于所述精过滤装置的排气端一侧，用于向所述循环管路内的气流提供动力；
[0013]匀风装置，设置在所述循环管路的尾端，所述匀风装置的排气端通过进风管路将气流均匀导向所述进风口，使所述匀风装置与所述成型仓、过滤装置、循环风机通过所述循环管路构成循环系统；
[0014]控制装置，电连接到所述循环风机和反吹装置，并用于控制所述循环风机的运行频率以及所述反吹装置的启停；
[0015]其中，所述循环风机的输出侧设有用于检测气流的风速、风温的热敏风速仪，所述粗过滤装置的进气、排气端均安装有用于检测压力差的压差表，定义风场正常工作的风速在V1～V2之间，所述热敏风速仪均用于向所述控制装置提供系统风速和风温信号，所述压差表用于向所述控制装置提供所述粗过滤装置两侧的压差值，使所述控制装置调节所述循环风机的频率，控制所述成型仓内风场的风速维持在预设范围内；
[0016]所述成型仓上固定设有外部进气口和外部排气口，所述外部进气口与外部加压设备连接，所述外部加压设备通过外部进气口向成型仓内通入干冷气体，使成型仓以及循环管路内保护气温度下降至预设范围内。
[0017]优选的，所述匀风装置的排气端设有与所述进风管路并连的分风管路，所述分风管路的分风口连接至所述成型仓内，并位于所述进风口至抽风口方向的侧方，使系统中所述抽风口处的抽风速度大于所述进风管路处的排风速度。
[0018]优选的，所述匀风装置包括带有均匀分布孔的孔板以及布风器，所述布风器用于将所述循环管路内的气流均匀导向至所述孔板上的每个孔，所述进风管路的第一端与孔对应安装，第二端连接所述进风口。
[0019]优选的，所述进风口被设置有由下至上分布的多组，且所述进风口的截面形状被设置为矩形或圆形。
[0020]优选的，所述一级过滤装置包括旋风除尘器，所述一级过滤装置的过滤精度在15μm以上。
[0021]优选的，所述粗过滤装置包括烟雾净化器以及安装在所述烟雾净化器内过滤精度在0.5μm以上的粗滤滤芯。
[0022]优选的，所述精过滤装置包括烟雾净化器以及安装在所述烟雾净化器内过滤精度在0.3μm以上的精滤滤芯。
[0023]优选的，所述反吹装置包括与外部高压设备连接的高压管、伸入所述粗滤滤芯内的导气管以及连接所述高压管和导气管的脉冲阀，所述导气管的表壁上具有将高压气流向所述粗滤滤芯导向的气孔。
[0024]优选的，定义风场风速范围维持在预设的V1～V2时，能稳定吹拂黑烟、渣并保持上层粉料稳定；
[0025]定义系统风温范围维持在预设的T1～T2时，所述循环风机能以相对稳定的频率输出；
[0026]定义所述压差表的安全阈值设置为2.5kpa时，所述循环风机能以相对稳定的频率输出；
[0027]根据所述压差表的压差值以及所述系统风温调整所述风场风速，并维持所述风场风速在预设的V1～V2；
[0028]其中，V1～V2设置为1.5m/s～2.5m/s，T1～T2设置为50℃～90℃。
[0029]优选的，调整所述风场风速包括：
[0030]步骤A、判断所述粗过滤装置两侧的所述压差表差值是否超出预设的安全阈值；
[0031]步骤A.1)当所述粗过滤装置两侧的所述压差表差值未超出预设的安全阈值，且风
速小于1.5m/s时，所述控制装置控制所述循环风机提升频率增大风速，控制风速范围维持在1.5m/s～2.5m/s之间；
[0032]步骤A.2)当所述粗过滤装置两侧的所述压差表差值超出预设的安全阈值时，暂停打印，同时启动所述反吹装置对所述粗过滤装置的滤芯反吹，使所述压差表差值降低到安全阈值以下，同时所述控制装置控制所述循环风机的频率，使所述压差表差值每变化0.5kpa时，风场风速的变化量小于0.3m/s；
[0033]步骤B、判断所述系统风温是否超出预设范围；
[0034]步骤B.1)当系统风温高于90℃时，暂停打印，利用加压设备通过外部进气口向所述成型仓内通入保护气，并加压至所述成型仓内压力为3kpa时停止充气；
[0035]步骤B.2)所述外部排气口自动打开泄压至所述成型仓内压力为1kpa后关闭；
[0036]若系统风温低于50℃，则继续打印，若系统风温高于50℃则继续在所述成型仓内重复步骤B.1)、B.2)操作，待系统风温低于50℃后继续打印。
[0037]本专利技术第二方面提供一种技术方案，一种用于激光选区熔化设备的循环过滤方法，应用上述的用于激光选区熔化设备的循环过滤系统，包括以下步骤：
[0038]步骤1、监测系统风速、风温：在所述循环风机和匀风装置之间的循环管路上安装所述热敏风速仪；
[0039]1.1)监测风速：当开始打印后，所述控制装置实时读取所述热敏风速仪测量的风速值；
[0040]1.2)监测风温：当开始本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于激光选区熔化设备的循环过滤系统，其特征在于，包括：成型仓(1)，内壁上具有相对设置的进风口(11)和抽风口(12)，使保护气从所述进风口(11)进入并从所述抽风口(12)排出，在所述成型仓(1)的内部形成风场；循环管路，用于传导保护气；过滤装置，设置在所述循环管路上，并位于所述抽风口(12)的排气端，所述过滤装置包括沿排气方向依次分布的一级过滤装置(2)、粗过滤装置(3)和精过滤装置(4)，且所述粗过滤装置(3)内设有反吹装置(31)；循环风机(6)，设置在所述循环管路上，并位于所述精过滤装置(4)的排气端一侧，用于向所述循环管路内的气流提供动力；匀风装置(8)，设置在所述循环管路的尾端，所述匀风装置(8)的排气端通过进风管路(81)将气流均匀导向所述进风口(11)，使所述匀风装置(8)与所述成型仓(1)、过滤装置、循环风机(6)通过所述循环管路构成循环系统；控制装置(9)，电连接到所述循环风机(6)和反吹装置(31)，并用于控制所述循环风机(6)的运行频率以及所述反吹装置(31)的启停；其中，所述循环风机(6)的输出侧设有用于检测气流的风速、风温的热敏风速仪(7)，所述粗过滤装置(3)的进气、排气端均安装有用于检测压力差的压差表(5)，所述热敏风速仪(7)均用于向所述控制装置(9)提供风速和风温信号，所述压差表(5)用于向所述控制装置(9)提供所述粗过滤装置(3)两侧的压差值，使所述控制装置(9)调节所述循环风机(6)的频率，控制所述成型仓(1)内风场的风速维持在预设范围内；所述成型仓(1)上固定设有外部进气口(13)和外部排气口(14)，所述外部进气口(13)与外部加压设备连接，所述外部加压设备通过外部进气口(13)向成型仓(1)内通入干冷气体，使成型仓(1)以及循环管路内保护气温度下降至预设范围内。2.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的循环过滤系统，其特征在于，所述匀风装置(8)的排气端设有与所述进风管路(81)并连的分风管路(82)，所述分风管路(82)的分风口连接至所述成型仓(1)内，并位于所述进风口(11)至抽风口(12)方向的侧方，使系统中所述抽风口(12)处的抽风速度大于所述进风管路(81)处的排风速度。3.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的循环过滤系统，其特征在于，所述匀风装置(8)包括带有均匀分布孔的孔板以及布风器，所述布风器用于将所述循环管路内的气流均匀导向至所述孔板上的每个孔，所述进风管路(81)的第一端与孔对应安装，第二端连接所述进风口(11)。4.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的循环过滤系统，其特征在于，所述进风口(11)被设置有由下至上分布的多组，且所述进风口(11)的截面形状被设置为矩形或圆形。5.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的循环过滤系统，其特征在于，所述一级过滤装置(2)包括旋风除尘器，所述一级过滤装置(2)的过滤精度在15μm以上，所述粗过滤装置(3)包括烟雾净化器以及安装在所述烟雾净化器内过滤精度在0.5μm以上的粗滤滤芯，所述精过滤装置(4)包括烟雾净化器以及安装在所述烟雾净化器内过滤精度在0.3μm以上的精滤滤芯。6.根据权利要求5所述的用于激光选区熔化设备的循环过滤系统，其特征在于，所述反
吹装置(31)包括与外部高压设备连接的高压管、伸入所述粗滤滤芯内的导气管以及连接所述高压管和导气管的脉冲阀，所述导气管的表壁上具有将高压气流向所述粗滤滤芯导向的气孔。7.根据权利要求1
‑
6中的任意一项所述的用于激光选区熔化设备的循环过滤系统，其特征在于，定义风场风速范围维持在预设的V1～V2时，能稳定吹拂黑烟、渣并保持上层粉料稳定；定义系统风温范围维持在预设的T1～T2时，所述循环风机(6)能以相对稳定的频率输出；定义所述压差表(5)的安全阈值设置为2.5kpa时，所述循环风机(6)能以相对稳定的频率输出；所述控制装置(9)被设置成根据所述压差表(5)的压差值以及所述系统风温调整所述风场风速，...

【专利技术属性】
技术研发人员：申赛刚，李午红，张巍，夏振宇，
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：