一種選擇性激光熔化真空保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于快速成型【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種選擇性激光熔化真空保護(hù)裝置，密封艙內(nèi)部設(shè)置有SLM成型工作機(jī)構(gòu)，密封艙與由羅茨泵和機(jī)械泵組成的真空泵組連通，自適應(yīng)管道上設(shè)置有管道閥門，機(jī)械泵的上端設(shè)置有真空電磁閥門；惰性氣體閥門與中央控制系統(tǒng)連接；惰性氣體閥門的一側(cè)連接有進(jìn)氣電磁閥門，另一側(cè)連接制有集成法蘭盤；中央控制系統(tǒng)與上位機(jī)電信息連接，上位機(jī)控制連接有警報(bào)指示燈；SLM成型工作機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有掃描陣鏡系統(tǒng)和激光鏡頭；密封艙底部設(shè)置有含氧量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理可靠，操作方便，自動(dòng)化程度高，應(yīng)用廣泛，可用于不同材料的加工。
【專利說(shuō)明】一種選擇性激光熔化真空保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于快速成型【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種選擇性激光熔化(SLM)真空保護(hù)裝置，適用于不同粉末材料的加工過(guò)程。
【背景技術(shù)】:
[0002]選擇性激光熔化(SLM)是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，該技術(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)程中技術(shù)粉末完全熔化，產(chǎn)生冶金結(jié)合。采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工手段無(wú)法直接制造的形狀結(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，激光快速成型技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):一是能直接制造高質(zhì)量的金屬產(chǎn)品，不用任何后處理工藝或者簡(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，極大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期；二是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)；三是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已經(jīng)好的表面粗糙度；四是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老制造零件成為可能，可供選用的金屬粉末種類大大拓寬；五是適合各種復(fù)雜形狀的工件，尤其適合內(nèi)部有復(fù)雜異性結(jié)構(gòu)，如中空、三維網(wǎng)格以及用傳統(tǒng)方法無(wú)法制造的復(fù)雜工件。但是，現(xiàn)有的選擇性激光熔化(SLM)設(shè)備均采用保護(hù)氣氛常壓氣體保護(hù)，這種方法在成型鈦合金、鋁合金等金屬容易增加金屬零件含氧量，最終對(duì)零部件的性能造成影響，而且金屬粉末在激光作用下形成的熔池易存在微小的氣泡從而形成微小 的缺陷，導(dǎo)致金屬零件的機(jī)械性能降低。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種選擇性激光熔化(SLM)真空保護(hù)裝置，開發(fā)一套由低壓密閉容器保護(hù)的選擇性激光熔化SLM系統(tǒng)，并在裝置內(nèi)部設(shè)置有選擇性激光熔化(SLM)成型工作機(jī)構(gòu)，該密閉低壓容器與可控真空泵相連，其容器內(nèi)部壓力由壓力傳感器檢測(cè)，惰性氣體閥與真空泵可由中央控制系統(tǒng)控制，從而使艙內(nèi)達(dá)到不同的壓力以適應(yīng)不同的材料加工過(guò)程。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括SLM成型工作機(jī)構(gòu)、密封艙、機(jī)械泵、羅茨泵、惰性氣體閥門、集成法蘭盤、中央控制系統(tǒng)、上位機(jī)、掃描陣鏡系統(tǒng)、激光鏡頭、含氧量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、警報(bào)指示燈、自適應(yīng)管道、管道閥門、進(jìn)氣電磁閥門和真空電磁閥門；不銹鋼真空結(jié)構(gòu)的密封艙內(nèi)部設(shè)置有SLM成型工作機(jī)構(gòu)，密封艙通過(guò)自適應(yīng)管道與由羅茨泵和機(jī)械泵組成的真空泵組連通，自適應(yīng)管道上設(shè)置有管道閥門，機(jī)械泵的上端設(shè)置有真空電磁閥門；惰性氣體閥門與中央控制系統(tǒng)連接；惰性氣體閥門的一側(cè)連接有進(jìn)氣電磁閥門，另一側(cè)連接制有集成法蘭盤；中央控制系統(tǒng)與帶有人機(jī)界面的上位機(jī)電信息連接，上位機(jī)控制連接有警報(bào)指示燈；SLM成型工作機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有掃描陣鏡系統(tǒng)和激光鏡頭，掃描陣鏡系統(tǒng)和激光鏡頭分別通過(guò)集成法蘭盤將信息傳輸至中央控制系統(tǒng)；密封艙底部設(shè)置有與中央控制系統(tǒng)分別連通的含氧量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，各個(gè)傳感器對(duì)選擇性激光熔化過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的順利進(jìn)行。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):一是工藝過(guò)程具有工藝參數(shù)可監(jiān)控、可追溯性，裝置中安裝有氣壓傳感器、氧含量傳感器以及溫度傳感器，在粉末加工的過(guò)程中所有的工藝參數(shù)均可在中央控制系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)還能配有數(shù)據(jù)采集軟件，將實(shí)時(shí)采集的工藝參數(shù)保存為工藝文件，方便后期查詢；二是該裝置具有控制氣體壓力、氧氣含量、惰性氣體流量和預(yù)熱溫度等工藝參數(shù)的中央控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制調(diào)節(jié)容器內(nèi)部氣壓，并且控制不同的惰性氣體配比以適應(yīng)不同的金屬材料的加工；密閉艙的氣壓可控范圍為lX10-6bar-lbar,并且能實(shí)現(xiàn)氬氣或氮?dú)庀碌牡蛪嚎刂疲瑥亩鵀檫x擇性激光熔化SLM過(guò)程提供低壓無(wú)氧的工作環(huán)境；三是設(shè)置有過(guò)壓保護(hù)系統(tǒng)，防止氣壓的迅速變化對(duì)SLM裝置造成的損壞；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，原理可靠，操作方便，自動(dòng)化程度高，應(yīng)用廣泛，可用于不同材料的加工。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0006]圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0007]下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0008]實(shí)施例:
[0009]本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括SLM成型工作機(jī)構(gòu)1、密封艙2、機(jī)械泵3、羅茨泵4、惰性氣體閥門5、集成法蘭盤6、中央控制系統(tǒng)7、上位機(jī)8、掃描陣鏡系統(tǒng)9、激光鏡頭10、含氧量傳感器11、壓力傳感器12、溫度傳感器13、警報(bào)指示燈14、自適應(yīng)管道15、管道閥門16、進(jìn)氣電磁閥門17和真空電磁閥門18 ;不銹鋼真空結(jié)構(gòu)的密封艙2內(nèi)部設(shè)置有SLM成型工作機(jī)構(gòu)1，密封艙2通過(guò)自適應(yīng)管道15與由羅茨泵4和機(jī)械泵3組成的真空泵組連通，自適應(yīng)管道15上設(shè)置有管道閥門16，機(jī)械泵3的上端設(shè)置有真空電磁閥門18 ;惰性氣體閥門5與中央控制系統(tǒng)7連接；惰性氣體閥門5的一側(cè)連接有進(jìn)氣電磁閥門17，另一側(cè)連接制有集成法蘭盤6 ;中央控制系統(tǒng)7與帶有人機(jī)界面的上位機(jī)8電信息連接，上位機(jī)8控制連接有警報(bào)指示燈14 ;SLM成型工作機(jī)構(gòu)I內(nèi)設(shè)置有掃描陣鏡系統(tǒng)9和激光鏡頭10，掃描陣鏡系統(tǒng)9和激光鏡頭10分別通過(guò)集成法蘭盤6將信息傳輸至中央控制系統(tǒng)7 ;密封艙2底部設(shè)置有與中央控制系統(tǒng)7分別連通的含氧量傳感器11、壓力傳感器12和溫度傳感器13，各個(gè)傳感器對(duì)選擇性激光熔化過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的順利進(jìn)行。
[0010]本實(shí)施例的工作原理為:關(guān)閉密封艙2后，通過(guò)上位機(jī)8的人機(jī)界面操縱中央控制系統(tǒng)7啟動(dòng)初始化程序，封閉管道閥門16，啟動(dòng)羅茨泵4，將艙內(nèi)的氣體抽出，當(dāng)壓力降低到設(shè)定數(shù)值時(shí)，啟動(dòng)機(jī)械泵3，開啟管道閥門16，達(dá)到最低氣壓后關(guān)閉羅茨泵4，通過(guò)上位機(jī)8的人機(jī)界面操作中央控制系統(tǒng)7開始啟動(dòng)SLM程序，如需要維持恒定氣壓，在啟動(dòng)機(jī)械泵3后，通過(guò)中央控制系統(tǒng)7開啟惰性氣體閥門5，中央控制系統(tǒng)7通過(guò)壓力傳感器12檢測(cè)到密閉艙2內(nèi)部壓力值后與設(shè)定值比較，再根據(jù)設(shè)定算法通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣電磁閥門19和真空電磁閥門18工作實(shí)現(xiàn)恒定壓強(qiáng)工作狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種選擇性激光熔化真空保護(hù)裝置，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括SLM成型工作機(jī)構(gòu)、密封艙、機(jī)械泵、羅茨泵、惰性氣體閥門、集成法蘭盤、中央控制系統(tǒng)、上位機(jī)、掃描陣鏡系統(tǒng)、激光鏡頭、含氧量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、警報(bào)指示燈、自適應(yīng)管道、管道閥門、進(jìn)氣電磁閥門和真空電磁閥門；不銹鋼真空結(jié)構(gòu)的密封艙內(nèi)部設(shè)置有SLM成型工作機(jī)構(gòu)，密封艙通過(guò)自適應(yīng)管道與由羅茨泵和機(jī)械泵組成的真空泵組連通，自適應(yīng)管道上設(shè)置有管道閥門，機(jī)械泵的上端設(shè)置有真空電磁閥門；惰性氣體閥門與中央控制系統(tǒng)連接；惰性氣體閥門的一側(cè)連接有進(jìn)氣電磁閥門，另一側(cè)連接制有集成法蘭盤；中央控制系統(tǒng)與帶有人機(jī)界面的上位機(jī)電信息連接，上位機(jī)控制連接有警報(bào)指示燈；SLM成型工作機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有掃描陣鏡系統(tǒng)和激光鏡頭，掃描陣鏡系統(tǒng)和激光鏡頭分別通過(guò)集成法蘭盤將信息傳輸至中央控制系統(tǒng)；密閉艙底部設(shè)置有與中央控制系統(tǒng)分別連通的含氧量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，各個(gè) 傳感器對(duì)選擇性激光熔化過(guò)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的順利進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】C23C24/10GK103952699SQ201410195343
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張百成 申請(qǐng)人:張百成