一種超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種選擇性激光熔化系統(tǒng)，具體涉及一種超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)，屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]選擇性激光恪化(Selective Laser Melting，SLM)技術(shù)是令金屬件直接成型的一種方法，是快速成型技術(shù)的最新發(fā)展。
[0003]選擇性激光熔化技術(shù)基于快速成型的最基本思想，即逐層熔覆的“增量”制造方式，根據(jù)三維CAD模型直接成型具有特定幾何形狀的零件，成型過(guò)程中金屬粉末完全熔化，產(chǎn)生冶金結(jié)合。采用傳統(tǒng)的機(jī)加工手段無(wú)法制造出來(lái)的形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的金屬零件，是激光快速成型技術(shù)應(yīng)用的主要方向之一。
[0004]選擇性激光熔化技術(shù)具有如下的一些優(yōu)點(diǎn):
[0005](I)能直接制成終端金屬產(chǎn)品，不用任何后處理工藝或簡(jiǎn)單的表面處理，通過(guò)簡(jiǎn)單的CAD造型和材料選擇即可直接加工出可直接使用的零件，極大地縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期；
[0006](2)能得到具有非平衡態(tài)過(guò)飽和固溶體及均勻細(xì)小金相組織的實(shí)體，致密度幾乎能達(dá)到100%，零件機(jī)械性能與鍛造工藝所得相當(dāng)；
[0007](3)使用具有高功率密度的激光器，以光斑很小的激光束加工金屬，使得加工出來(lái)的金屬零件具有很高的尺寸精度(達(dá)0.1mm)以及良好的表面粗糙度(Ra 30-50ym)；
[0008](4)由于激光光斑直徑很小，因此能以較低的功率熔化高熔點(diǎn)的金屬，使得用單一成分的金屬粉末來(lái)制造零件成為可能，而且可供選用的金屬粉末種類也大大拓展了；
[0009](5)適合各種復(fù)雜形狀的工件，尤其適合內(nèi)部有復(fù)雜異型結(jié)構(gòu)，如空腔、三維網(wǎng)格以及用傳統(tǒng)方法無(wú)法制造的復(fù)雜工件。
[0010]然而經(jīng)長(zhǎng)期使用發(fā)現(xiàn)，選擇性激光熔化技術(shù)也存在著一定的缺點(diǎn)，例如:
[0011 ] (I)現(xiàn)階段所有的選擇性激光熔化設(shè)備均采用流動(dòng)氣體保護(hù)，這種方法在成形鈦合金、鋁合金等金屬是容易增加成形對(duì)象的氧含量，并且在成型過(guò)程中，器件周圍的水分也很大，對(duì)于特別的金屬，氮含量也高，最終對(duì)零部件的性能造成影響；
[0012](2)采用流動(dòng)氣體保護(hù)，一直在不停消耗惰性氣體，大幅度增加了生產(chǎn)成本；
[0013](3)現(xiàn)階段的選擇性激光熔化設(shè)備，其除塵、凈化、溫度不能聯(lián)合控制，對(duì)產(chǎn)品后期的生產(chǎn)效果造成很大的影響；
[0014](4)現(xiàn)階段的選擇性激光熔化設(shè)備，其水氧含量要求不高，一般S50PPM即可工作，使得加工后的產(chǎn)品還需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的打磨拋光處理，不能一次性得到最終產(chǎn)品，并且由于采用流動(dòng)氣體保護(hù)，使得加工區(qū)域不能很好的保證為< 50ΡΡΜ的環(huán)境，氣氛環(huán)境不穩(wěn)定；
[0015](5)現(xiàn)階段的選擇性激光熔化設(shè)備，在金屬熔化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵及粉塵，造成對(duì)加工氣氛環(huán)境的破壞，影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0016]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能夠提供超高純氣氛環(huán)境，而且能夠大幅降低惰性氣體的消耗量，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)除塵、凈化、溫度聯(lián)合控制，對(duì)提高產(chǎn)品后期的生產(chǎn)效果有積極的作用。
[0017]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0018]—種超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)，包括:選擇性激光熔化裝置本體
(I)，其特征在于，還包括:多級(jí)粉塵收集裝置(2)、凈化裝置(3)、風(fēng)循環(huán)裝置(5)、氬氣源(8)和中央控制裝置(9);
[0019]前述中央控制裝置(9)與多級(jí)粉塵收集裝置(2)、凈化裝置(3)、風(fēng)循環(huán)裝置(5)和氬氣源(8)信號(hào)連接，對(duì)他們的工作進(jìn)行控制；
[0020]前述選擇性激光熔化裝置本體(I)放置于一密閉箱體內(nèi)，前述密閉箱體上安裝有:壓力傳感器(U)、氧含量傳感器(12)和水含量傳感器(13)，三種傳感器均與前述中央控制裝置(9)信號(hào)連接；
[0021]前述氬氣源(8)向放置選擇性激光熔化裝置本體(I)的密閉箱體內(nèi)直接沖入氬氣；
[0022]前述密閉箱體與多級(jí)粉塵收集裝置(2)和風(fēng)循環(huán)裝置(5)形成閉環(huán)，多級(jí)粉塵收集裝置(2)從密閉箱體的出氣口收集氣體，從多級(jí)粉塵收集裝置(2)出來(lái)的潔凈的氣體直接進(jìn)入風(fēng)循環(huán)裝置(5)中，或者經(jīng)凈化裝置(3)凈化后再進(jìn)入風(fēng)循環(huán)裝置(5)中，從風(fēng)循環(huán)裝置
(5)出來(lái)的氣體流回放置選擇性激光熔化裝置本體(I)的密閉箱體內(nèi)。
[0023]前述的超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)，其特征在于，還包括:高效過(guò)濾裝置(4)，從凈化裝置(3)出來(lái)的氣體經(jīng)前述高效過(guò)濾裝置(4)過(guò)濾后再進(jìn)入到風(fēng)循環(huán)裝置(5)中。
[0024]前述的超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)，其特征在于，還包括:冷卻裝置
(6)，從風(fēng)循環(huán)裝置(5)出來(lái)的氣體經(jīng)前述冷卻裝置(6)冷卻后再將氬氣源(8)中的氬氣帶入密閉箱體中。
[0025]前述的超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)，其特征在于，用于放置前述選擇性激光熔化裝置本體(I)的密閉箱體上設(shè)置有兩個(gè)以上手套口(10)，前述手套口(10)上有手套O
[0026]前述的超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)，其特征在于，用于放置前述選擇性激光熔化裝置本體(I)的密閉箱體上設(shè)置有真空過(guò)渡艙(7)。
[0027]本實(shí)用新型的有益之處在于:
[0028](I)用于放置選擇性激光熔化裝置本體的密閉箱體與多級(jí)粉塵收集裝置和風(fēng)循環(huán)裝置形成閉環(huán)，氬氣源中的氬氣在該閉環(huán)內(nèi)循環(huán)，使得系統(tǒng)中的氣氛水含量達(dá)到< IPPM指標(biāo)、氧含量達(dá)到< IPPM指標(biāo)，達(dá)到超高純氣氛環(huán)境，加工的產(chǎn)品可以直接使用；
[0029](2)在閉環(huán)中增設(shè)的冷卻裝置，使得系統(tǒng)中的氣氛保持恒定的工作溫度，箱體內(nèi)的水分子是存在與惰性氣體中的，惰性氣體的溫度越高，水分子越活躍，蒸發(fā)量越高，惰性氣體的溫度越低，水分子就會(huì)凝結(jié)在箱體的壁面上，惰性系統(tǒng)內(nèi)的水分子就少了，水含量就低了；
[0030](3)在密閉箱體上設(shè)置手套口和真空過(guò)渡艙，手套口使得在加工好產(chǎn)品時(shí)不會(huì)破壞超高純氣氛環(huán)境，從真空過(guò)渡艙拿出產(chǎn)品，縮短了加工時(shí)間，節(jié)約了用氣成本；
[0031](4)在中央控制裝置的控制下，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了氣氛的全自動(dòng)凈化功能，使用十分方便。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是手套箱的組成示意圖；
[0033]圖2是本實(shí)用新型的選擇性激光熔化系統(tǒng)的組成示意圖。
[0034]圖中附圖標(biāo)記的含義:1_選擇性激光熔化裝置本體、2-多級(jí)粉塵收集裝置、3-凈化裝置、4-高效過(guò)濾裝置、5-風(fēng)循環(huán)裝置、6-冷卻裝置、7-真空過(guò)渡艙、8-氬氣源、9-中央控制裝置、I O-手套口、11-壓力傳感器、12-氧含量傳感器、13-水含量傳感器、14-閥門(mén)、15-閥門(mén)、16-閥門(mén)、17-閥門(mén)、18-進(jìn)氣閥門(mén)。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作具體的介紹。
[0036]本實(shí)用新型的超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)，其借鑒了手套箱的設(shè)計(jì)原理，可以實(shí)現(xiàn)氣氛的全自動(dòng)凈化功能，從而提供超高純氣氛環(huán)境。
[0037]一、手套箱的組成
[0038]為了方便大家理解本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路，首先介紹手套箱的組成。
[0039]參照?qǐng)D1，手套箱包括:主箱體、凈化裝置(分子篩和銅觸媒)和循環(huán)裝置(風(fēng)機(jī))。
[0040]主箱體為封閉箱體，與凈化裝置和循環(huán)裝置形成閉環(huán)系統(tǒng)。主箱體內(nèi)為惰性氣體，在循環(huán)裝置的帶動(dòng)下，凈化裝置對(duì)主箱體內(nèi)的惰性氣體進(jìn)行凈化，使主箱體內(nèi)惰性氣體的水含量達(dá)到< IPPM指標(biāo)、氧含量達(dá)到< IPPM指標(biāo)。
[0041 ]為了方便物料進(jìn)出主箱體內(nèi)部，主箱體上設(shè)有過(guò)渡艙傳遞物料，過(guò)渡艙通過(guò)抽真空及補(bǔ)主箱體內(nèi)部氣源的方式，使主箱體內(nèi)惰性氣體的水含量達(dá)到< IPPM指標(biāo)、氧含量達(dá)到< IPPM指標(biāo)。
[0042]為了方便操作主箱體內(nèi)的實(shí)驗(yàn)物品，主箱體上還設(shè)有兩個(gè)以上的手套口，手套口上有手套，與主箱體成為密閉系統(tǒng)。
[0043]二、本實(shí)用新型的超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)的組成
[0044]參照?qǐng)D2，本實(shí)用新型的超高純氣氛保護(hù)的選擇性激光熔化系統(tǒng)包