激光快速成形保護氣體進氣裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種激光快速成形保護氣體進氣裝置，屬于激光快速成形進氣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠有效調(diào)節(jié)進氣量，提高了保護氣進氣效率的激光快速成形保護氣體進氣裝置，所采用的技術(shù)方案為成型腔的腔壁上設(shè)置有多個進氣口，進氣口通過進氣通道與進氣總管相連接，進氣總管上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥與主控系統(tǒng)相連接；本發(fā)明廣泛用于激光快速成形過程中向成型腔內(nèi)充入保護氣體。
【專利說明】
激光快速成形保護氣體進氣裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種激光快速成形保護氣體進氣裝置，屬于激光快速成形進氣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)(激光快速成形)是利用激光、CAX、自動控制等技術(shù)，直接采用“堆積”制成三維立體模型的一種新型加工工藝。由于加工過程省去了開模、削切等中間流程，3D打印技術(shù)在小批量、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的實體加工方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。3D打印技術(shù)可以縮短加工周期70%以上、節(jié)省材料90%以上、降低制造費用50%以上，被譽為全球制造技術(shù)的一場革命。
[0003]目前典型的3D打印成形方法有:選擇性激光燒結(jié)(SLS)、選擇性激光熔化(SLM)、光固化立體成形(SLA)、熔融沉積制造(FDM)等。SLS和SLM成形過程相似，首先將一層很薄的原料粉未鋪在工作臺上，接著在電腦控制下，激光束通過掃描器以一定的速度和能量密度，按分層面的二維數(shù)據(jù)掃描。激光掃描過的粉末就燒結(jié)(熔化)成一定厚度的實體片層。一層掃描完畢，隨后對下一層進行掃描，如此反復(fù)，直至掃描完所有層面，即可獲得成形制品。
[0004]SLS和SLM成形過程中，由于有些金屬粉末或者非金屬粉末容易氧化，需要在成形過程中不斷通入保護氣體，避免成形件發(fā)生氧化。目前SLS和SLM成形時，保護氣體進氣裝置仍存在以下問題:①進氣通道單一，成型腔充氣效率低。保護氣體進氣裝置往往采用一個進氣通道，因此在向成型腔充氣過程中，效率較低。②氣流不均勻。進氣管道往往存在轉(zhuǎn)角，當氣體通過該轉(zhuǎn)角時，容易形成氣流死區(qū)，從而引起氣流不均。③難以控制氣體流量及流動方向。在成形過程中，當成型腔內(nèi)保護氣分布不均時，進氣裝置無法自動調(diào)整氣體流量及流動方向，因此對成形件質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠有效調(diào)節(jié)進氣量，提高了保護氣進氣效率的激光快速成形保護氣體進氣裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為激光快速成形保護氣體進氣裝置，包括:成型腔，所述成型腔的腔壁上設(shè)置有多個進氣口，所述進氣口通過進氣通道與進氣總管相連接，所述進氣總管上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥與主控系統(tǒng)相連接。
[0007]優(yōu)選的，所述進氣口上設(shè)置有進氣百葉裝置，所述進氣百葉裝置上設(shè)置有出氣罩，所述出氣罩上設(shè)置有多個通孔。
[0008]優(yōu)選的，所述進氣百葉裝置主要由百葉框架、百葉片和百葉轉(zhuǎn)動電機構(gòu)成，所述百葉框架安裝在成型腔的腔壁上，所述百葉片通過轉(zhuǎn)軸均勻安裝在百葉框架內(nèi)，所述百葉片通過連桿相連接，所述轉(zhuǎn)軸延伸至百葉框架外部，且端部設(shè)置有齒輪機構(gòu)，所述齒輪機構(gòu)上連接有百葉轉(zhuǎn)動電機，所述成型腔的腔壁上設(shè)置有氧氣傳感器，所述百葉轉(zhuǎn)動電機和氧氣傳感器均與主控系統(tǒng)相連接。
[0009]優(yōu)選的，所述進氣通道的轉(zhuǎn)角位置設(shè)置成圓弧螺旋結(jié)構(gòu)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明采用兩個或多個進氣口進行充氣，增加了充氣效率。進氣通道轉(zhuǎn)角位置設(shè)計成圓弧螺旋結(jié)構(gòu)，減小了轉(zhuǎn)角對氣流的阻礙作用，消除了氣體經(jīng)過轉(zhuǎn)角時產(chǎn)生的氣流死區(qū)，使氣體流動更加均勻。在進氣通道出口安裝可自動調(diào)節(jié)方向的百葉，用于調(diào)整氣流方向及氣體流量。在百葉前面安裝出氣罩，該出氣罩為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，表面加工成圓形小孔，增加了氣體進入型腔的均勻性。該裝置有效提高了保護氣進氣效率，實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)進氣量及進氣方向，增加了保護氣流動均勻性，從而提高了成形件質(zhì)量，對激光快速成形技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為圖1的后視圖。
[0013]圖3為本發(fā)明中進氣通道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明中進氣百葉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5為本發(fā)明中出氣罩的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]如圖1至圖5所示，激光快速成形保護氣體進氣裝置，包括:進氣通道3、氧氣傳感器16、進氣百葉裝置7、出氣罩8和主控系統(tǒng)6。其中進氣百葉裝置7通過螺栓安裝在成型腔I的腔壁進氣口2上，進氣百葉裝置7上安裝出氣罩8，出氣罩8上設(shè)置有多個通孔9。出氣罩8材質(zhì)采用耐高溫樹脂、不銹鋼、鋁合金材質(zhì)。出氣罩8為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。出氣罩8固定在百葉框架上。氧氣傳感器16安裝在成型腔I不同位置，用于測量成型腔I不同位置氧氣含量，并將氧氣含量信息反饋給主控系統(tǒng)6。主控系統(tǒng)6從而控制進氣百葉裝置7調(diào)節(jié)氣流方向及流量，從而實現(xiàn)快速將氧氣排出。
[0018]其中，進氣通道3的材質(zhì)可選塑料，樹脂，鋁合金，鋼等材料。進氣通道3由兩個或者多個分通道組成，一端連接進氣總管，主要用于與氬氣、氮氣等保護氣瓶連接，另一端分通道主要與成型腔的進氣口相連接，保護氣首先進入主通道，隨后經(jīng)過分通道進入成型腔。進氣總管橫截面為圓形，內(nèi)部安裝氣流調(diào)節(jié)閥5，調(diào)節(jié)閥5與電機相連，電機驅(qū)動調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)進氣總管內(nèi)氣體流量及氣流方向。靠近成型腔內(nèi)基板位置的進氣口橫截面為長方形，其余進氣通道截面為圓形。進氣通道在轉(zhuǎn)角位置設(shè)計成圓弧螺旋結(jié)構(gòu)，減小轉(zhuǎn)角對氣流的阻礙作用，消除了氣體經(jīng)過轉(zhuǎn)角時產(chǎn)生的氣流死區(qū)，使氣體流動更加均勻。
[0019]進氣百葉裝置7主要由百葉框架10、百葉片11和百葉轉(zhuǎn)動電機12構(gòu)成，進氣百葉裝置7的材質(zhì)采用塑料、樹脂、鋁合金等材料。百葉片11的上下兩端加工成兩個凸出的圓柱形轉(zhuǎn)軸13，百葉片11通過轉(zhuǎn)軸13安裝在百葉框架11內(nèi)，連桿14將百葉片11連接在一起，每個百葉片11和連桿14之間可以轉(zhuǎn)動，這樣百葉轉(zhuǎn)動電機12通過齒輪機構(gòu)15能夠驅(qū)動百葉片11進行轉(zhuǎn)動，百葉片的轉(zhuǎn)動角度為180°。
[0020]本發(fā)明中氧氣傳感器16、調(diào)節(jié)閥5、百葉轉(zhuǎn)動電機12均與主控系統(tǒng)6相連。根據(jù)氧氣傳感器16反饋的信息，通過主控系統(tǒng)6調(diào)節(jié)進氣總管的調(diào)節(jié)閥5，百葉片11方向，從而實現(xiàn)對保護氣流量及流動方向的控制。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包在本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.激光快速成形保護氣體進氣裝置，包括:成型腔，其特征在于:所述成型腔的腔壁上設(shè)置有多個進氣口，所述進氣口通過進氣通道與進氣總管相連接，所述進氣總管上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥與主控系統(tǒng)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光快速成形保護氣體進氣裝置，其特征在于:所述進氣口上設(shè)置有進氣百葉裝置，所述進氣百葉裝置上設(shè)置有出氣罩，所述出氣罩上設(shè)置有多個通孔。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光快速成形保護氣體進氣裝置，其特征在于:所述進氣百葉裝置主要由百葉框架、百葉片和百葉轉(zhuǎn)動電機構(gòu)成，所述百葉框架安裝在成型腔的腔壁上，所述百葉片通過轉(zhuǎn)軸均勻安裝在百葉框架內(nèi)，所述百葉片通過連桿相連接，所述轉(zhuǎn)軸延伸至百葉框架外部，且端部設(shè)置有齒輪機構(gòu)，所述齒輪機構(gòu)上連接有百葉轉(zhuǎn)動電機，所述成型腔的腔壁上設(shè)置有氧氣傳感器，所述百葉轉(zhuǎn)動電機和氧氣傳感器均與主控系統(tǒng)相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光快速成形保護氣體進氣裝置，其特征在于:所述進氣通道的轉(zhuǎn)角位置設(shè)置成圓弧螺旋結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】B22F3/105GK106041077SQ201610536647
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】白培康, 趙占勇, 李玉新, 劉斌, 王建宏, 劉增祿
【申請人】中北大學(xué)