本實用新型涉及一種金屬熔化增材制造設(shè)備成形腔氣密性控制系統(tǒng)，具體是用于金屬熔化增材制造設(shè)備中的成形室中的氣密性控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

金屬熔化增材制造過程中高能束激光瞬間熔化金屬材料，如果有氧的存在則材料極易氧化，甚至會燃燒(如純鈦粉末)。降低金屬潤濕性，從而導致球化、孔隙和裂紋等冶金缺陷，如鈦合金、鋁合金等易氧化材料則要求小于0.1%。

但是，金屬熔化增材制造設(shè)備成型腔采用一體化設(shè)計，即將與成形相關(guān)的機械和運動部件整體置于一個大的密閉腔內(nèi)，并需設(shè)計振鏡保護鏡、觀察窗等透明環(huán)節(jié)。多出口、運動機構(gòu)以及多種材料要求給腔室的密封性設(shè)計造成了較大困難。

如何保持SLM成型過程中成型腔氧含量低于0.1%，對腔內(nèi)氧含量控制系統(tǒng)有極高的要求，不僅要能對腔內(nèi)氧含量進行實時監(jiān)控，還需根據(jù)監(jiān)測反饋，及時調(diào)整保護氣輸入量，保證成型腔無氧環(huán)境，此外還需保證腔體內(nèi)外壓平衡。

由此需要一種金屬熔化增材制造設(shè)備成形腔氣密性控制系統(tǒng)，解決腔室密封性和腔室內(nèi)氧含量實時監(jiān)控的難題，確保工作腔內(nèi)氧氣含量保持在0.1%以下，滿足對氧含量非常敏感的鈦合金等金屬的成形環(huán)境要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于提供一種金屬熔化增材制造設(shè)備成形腔氣密性控制系統(tǒng)，確保成形腔內(nèi)氧氣含量保持在0.1%以下。

本實用新型的金屬熔化增材制造設(shè)備成形腔氣密性控制系統(tǒng)，包括PC模塊、控制板卡、信號采集板卡、壓力采集模塊、含氧量采集模塊、接觸器模塊、真空泵、信號電纜和電源模塊。

所述的PC模塊包括一臺工控機；

所述的控制板卡通過PCI插槽安裝在工控機中；

所述的信號采集板卡通過PCI插槽安裝在工控機的中；

所述的壓力采集模塊包括1個壓力傳感器和1根壓力采集信號電纜，所述的壓力傳感器通過壓力采集信號電纜與信號采集卡相連；

所述的含氧量采集模塊包括1臺測氧儀和1根氧含量信號采集電纜，所述的測氧儀通過氧含量信號采集電纜與信號采集卡相連；

所述的接觸器模塊包括一個接觸器、1根弱電電纜和1根真空泵控制電纜，所述的接觸器通過真空泵信號電纜與控制板卡相連；

所述真空泵通過弱電電纜與接觸器相連接；

所述的電源模塊包括2個開關(guān)電源（開關(guān)電源1和開關(guān)電源2）和2根電源線纜（電源線纜1、電源線纜2），所述開關(guān)電源1通過電源線纜1與壓力傳感器相連；

所述開關(guān)開關(guān)電源2通過電源線纜2與測氧儀相連。

所述工控機為研華IPC-6608BP-30C/6108P6；所述控制板卡為NI PCI-1756；所述信號采集板卡為NI PCI-1710；所述壓力傳感器為美國omega PXM209；所述真空泵為萊寶SOGEVAC SV100B；所述電源模塊1為聯(lián)達LS150-12V；所述電源模塊2為聯(lián)達LS150-24V。

本實用新型有如下優(yōu)點：

本實用新型的成型腔氣密性控制系統(tǒng)采用PC設(shè)備實現(xiàn)氣動的CNC閉環(huán)控制方式，通過測氧儀檢測設(shè)備實時對成型腔體內(nèi)的氧氣含量進行檢測，同時壓力傳感器將對腔體內(nèi)部的氣體壓力進行實時檢測，并將含氧量和腔體壓力通過信號采集板卡反饋至PC設(shè)備之中，PC設(shè)備將根據(jù)腔體內(nèi)部的氧含量與腔體內(nèi)的壓力狀況，通過控制板卡，對腔體進行負壓力調(diào)節(jié)（抽真空）或進行正壓力調(diào)節(jié)（惰性氣體氮氣或氬氣的輸入），以調(diào)節(jié)腔體內(nèi)部在成形過程中的正負壓力值，維持腔體內(nèi)外壓力平衡，保證工作腔內(nèi)氧氣含量保持在0.1%以下，滿足對氧含量非常敏感的鈦合金等金屬的成形環(huán)境要求。

附圖說明

圖1為本實用新型一種金屬熔化增材制造設(shè)備成形腔氣密性控制系統(tǒng)的原理圖。

具體實施方式

參見本實用新型實施例的附圖，下文將更詳細地描述本實用新型。然而，本實用新型可以以許多不同形式實現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實施例的限制。相反，提出這些實施例是為了達成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本實用新型的范圍。

圖1是金屬熔化增材制造設(shè)備成形腔氣密性控制系統(tǒng)的原理圖，圖中，1為工控機，2為控制板卡，3為信號采集板卡，4為壓力傳感器，5為測氧儀，6為接觸器，7為真空泵，8為開關(guān)電源A，9為開關(guān)電源B。a為壓力采集信號電纜，b為氧含量信號采集電纜，c為電源線纜A，d為電源線纜B，e為真空泵控制電纜，f為弱電電纜。

該裝置本實用新型包括PC模塊、控制板卡、信號采集板卡、壓力采集模塊、含氧量采集模塊、接觸器模塊、真空泵、信號電纜和電源模塊。

PC模塊包括一臺工控機1；

所述的控制板卡2通過PCI插槽安裝在工控機中；

所述的信號采集板卡3通過PCI插槽安裝在工控機的中；

壓力采集模塊包括1個壓力傳感器4和1根壓力采集信號電纜，所述的壓力傳感器4通過壓力采集信號電纜與信號采集卡相連；

含氧量采集模塊包括1臺測氧儀和1根氧含量信號采集電纜，所述的測氧儀5通過氧含量信號采集電纜與信號采集卡相連；

接觸器模塊包括一個接觸器6、1根弱電電纜f和1根真空泵控制電纜e，所述的接觸器通過真空泵7信號電纜與控制板卡2相連；

所述真空泵7通過弱電電纜e與接觸器6相連接；

電源模塊包括2個開關(guān)電源（開關(guān)電源A8和開關(guān)電源B9）和2根電源線纜（電源線纜A c，電源線纜B d），所述開關(guān)電源A8通過電源線纜A c與壓力傳感器相連；

所述開關(guān)開關(guān)電源2通過電源線纜2與測氧儀相連。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本實用新型。