專利名稱：選擇性激光熔化slm氣氛保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及快速成型技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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)加工手段無法制造出來的形狀結(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。具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)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)品開發(fā)周期；
(2)能得到具有非平衡態(tài)過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)；
(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，使得加工出來的金屬零件具有很高的尺寸精度(達(dá)0.1mm)以及好的表面粗糙度(Ra 30 50 μ m);
(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 ；
(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)方法無法制造的復(fù)雜工件。但是現(xiàn)階段所有的選擇性激光熔化SLM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)象氧含量，最終對(duì)零部件的性能造成影響。并且這種方法一直在不停消耗惰性氣體，大幅度增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)，包括內(nèi)部設(shè)置有選擇性激光熔化SLM成形工作機(jī)構(gòu)的金屬密閉艙體，金屬密閉艙體內(nèi)部還設(shè)置有溫控空調(diào)，溫控空調(diào)與金屬密閉艙外部的中央控制系統(tǒng)控制連接，該中央控制系統(tǒng)同帶有人機(jī)界面的上位機(jī)通信連接，內(nèi)有惰性氣體的惰性氣體容器通過惰性氣體管道與金屬密閉艙體導(dǎo)通，惰性氣體管道上設(shè)置有同中央控制系統(tǒng)相控制連接的進(jìn)氣電磁閥，氧氣凈化器帶有兩根管道同金屬密閉艙體相導(dǎo)通，其中一根管道上設(shè)置有第一閥門，另外一根管道上設(shè)置有第二閥門、循環(huán)風(fēng)機(jī)以及在該管道伸入金屬密閉艙體部分上的分子篩。避免了增加成形過程中嚴(yán)格控制的工藝參數(shù)——氧含量，防止其對(duì)零部件的性能造成影響，并且不會(huì)過多消耗惰性氣體，降低了生產(chǎn)成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)，包括內(nèi)部設(shè)置有選擇性激光熔化SLM成形工作機(jī)構(gòu)I的金屬密閉艙體5,金屬密閉艙體5內(nèi)部還設(shè)置有溫控空調(diào)2,溫控空調(diào)2與金屬S閉艙5外部的中央控制系統(tǒng)9控制連接，該中央控制系統(tǒng)9冋帶有人機(jī)界面的上位機(jī)17通信連接，內(nèi)有惰性氣體的惰性氣體容器10通過惰性氣體管道12與金屬密閉艙體5導(dǎo)通，惰性氣體管道12上設(shè)置有同中央控制系統(tǒng)9相控制連接的進(jìn)氣電磁閥11，氧氣凈化器13帶有兩根管道同金屬密閉艙體5相導(dǎo)通，其中一根管道上設(shè)置有第一閥門14，另外一根管道上設(shè)置有第二閥門16、循環(huán)風(fēng)機(jī)15以及在該管道伸入金屬密閉艙體5部分上的分子篩3。所述的金屬密閉艙體5的艙體上還設(shè)置有伸入金屬密閉艙體5的過渡艙4。所述的中央控制系統(tǒng)9控制連接有其感應(yīng)部件伸入金屬密閉艙體5的氧含量傳感器6、水含量傳感器7以及壓力傳感器8。所述的帶有人機(jī)界面的上位機(jī)17控制連接有報(bào)警指示燈18。本發(fā)明的選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)如下1.工藝過程具有工藝參數(shù)可監(jiān)控、可追溯性。選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)安裝有氧含量傳感器、水含量傳感器、壓力傳感器以及內(nèi)部的溫度傳感器，在制粉過程中所有的工藝參加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，可以將實(shí)時(shí)顯示的工藝參數(shù)保存成工藝文件，方便后期質(zhì)量追溯。2.具有氧含量、水含量、壓力、溫度等工藝參數(shù)可控性。中央控制系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)氣氛保護(hù)系統(tǒng)的壓力、溫度，實(shí)現(xiàn)恒壓、恒溫成形。金屬密閉艙體的氧含量可以控制在IPPM以下，水含量可以控制在5PPM以下，能夠?yàn)檫x擇性激光熔化SLM過程提供高氣氛潔凈度的環(huán)境。3.設(shè)置有過渡艙，方便物品進(jìn)出選擇性激光熔化SLM成形區(qū)域而不破壞氣氛環(huán)境。


附圖為本發(fā)明的選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明
如附圖所示，選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)，包括內(nèi)部設(shè)置有選擇性激光熔化SLM成形工作機(jī)構(gòu)I的金屬密閉艙體5，金屬密閉艙體5內(nèi)部還設(shè)置有溫控空調(diào)2，溫控空調(diào)2與金屬密閉艙5外部的中央控制系統(tǒng)9控制連接，該中央控制系統(tǒng)9同帶有人機(jī)界面的上位機(jī)17通信連接，內(nèi)有惰性氣體的惰性氣體容器10通過惰性氣體管道12與金屬密閉艙體5導(dǎo)通，惰性氣體管道12上設(shè)置有同中央控制系統(tǒng)9相控制連接的進(jìn)氣電磁閥11，氧氣凈化器13帶有兩根管道同金屬密閉艙體5相導(dǎo)通，其中一根管道上設(shè)置有第一閥門14，另外一根管道上設(shè)置有第二閥門16、循環(huán)風(fēng)機(jī)15以及在該管道伸入金屬密閉艙體5部分上的分子篩3。所述的金屬密閉艙體5的艙體上還設(shè)置有伸入金屬密閉艙體5的過渡艙4。所述的中央控制系統(tǒng)9控制連接有其感應(yīng)部件伸入金屬密閉艙體5的氧含量傳感器6、水含量傳感器7以及壓力傳感器8。所述的帶有人機(jī)界面的上位機(jī)17控制連接有報(bào)警指示燈18。該惰性氣體為氬氣。
本發(fā)明的工作原理為關(guān)閉金屬密閉艙體5后，通過上位機(jī)17的人機(jī)界面操縱中央控制系統(tǒng)9啟動(dòng)清洗程序，由惰性氣體容器10經(jīng)閥門11流出的氬氣補(bǔ)充進(jìn)金屬密閉艙體5，在壓力及對(duì)流作用下，空氣及氬氣的混合氣經(jīng)惰性氣體管道12排到大氣中，并且在對(duì)流作用下，將金屬密閉艙體5內(nèi)的氧氣含量降低到1000PPM，此后通過上位機(jī)17的人機(jī)界面操縱中央控制系統(tǒng)9關(guān)閉清洗程序并開啟凈化程序，凈化程序開啟后，金屬密閉艙體5內(nèi)的氬氣和空氣混合氣體在循環(huán)風(fēng)機(jī)15作用下進(jìn)入到分子篩3中祛除該混合氣體中的水汽得到干燥后的氣體，這樣干燥后的氣體進(jìn)入到氧氣凈化器13中，在氧氣凈化器13中，干燥后的氣體中的氧氣與凈化器內(nèi)的觸媒反應(yīng)，生成氧化物得到反應(yīng)后的氣體，反應(yīng)后氣體經(jīng)第一閥門14后進(jìn)入金屬密閉艙體5，經(jīng)歷凈化程序后，達(dá)到所設(shè)定的氧氣含量后，通過上位機(jī)17的人機(jī)界面操縱中央控制系統(tǒng)9使選擇性激光熔化SLM成形程序開啟，選擇性激光熔化SLM成形程序開啟后，中央控制系統(tǒng)9通過壓力傳感器8檢測(cè)到金屬密閉艙體5內(nèi)部壓力值后與設(shè)定值相比較，再根據(jù)設(shè)定算法通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣電磁閥11、第一閥門14或者第二閥門16工作實(shí)現(xiàn)恒壓工作狀態(tài)，在選擇性激光熔化SLM工作機(jī)構(gòu)工作過程中，通過激光是熱源會(huì)提高成形環(huán)境溫度的情況，選擇性激光熔化SLM工作機(jī)構(gòu)中的溫度傳感器采集到其成形區(qū)域內(nèi)的溫度信息后，中央控制系統(tǒng)9根據(jù)內(nèi)置的算法調(diào)節(jié)溫控空調(diào)2的冷卻水流量對(duì)成形區(qū)域進(jìn)行冷卻，使成形區(qū)域達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的溫度，在工作過程中中央控制系統(tǒng)9通過對(duì)應(yīng)的傳感器自動(dòng)監(jiān)測(cè)金屬密閉艙體5的溫度與水含量狀態(tài)，超過設(shè)定值或低于設(shè)定值，上位機(jī)17控制報(bào)警指示燈18自動(dòng)報(bào)警，在工作過程中，如果需要對(duì)金屬密閉艙體5內(nèi)進(jìn)行物品傳送，則通過過渡艙4實(shí)現(xiàn)，過渡艙如果與真空泵相連，可以抽真空并回充氬氣。
權(quán)利要求
1.一種選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于包括內(nèi)部設(shè)置有選擇性激光熔化SLM成形工作機(jī)構(gòu)(I)的金屬密閉艙體(5),金屬密閉艙體(5)內(nèi)部還設(shè)置有溫控空調(diào)(2)，溫控空調(diào)(2)與金屬密閉艙(5)外部的中央控制系統(tǒng)(9)控制連接，該中央控制系統(tǒng)(9)同帶有人機(jī)界面的上位機(jī)(17)通信連接，內(nèi)有惰性氣體的惰性氣體容器(10)通過惰性氣體管道(12)與金屬密閉艙體(5)導(dǎo)通，惰性氣體管道(12)上設(shè)置有同中央控制系統(tǒng)(9)相控制連接的進(jìn)氣電磁閥(11)，氧氣凈化器(13)帶有兩根管道同金屬密閉艙體(5)相導(dǎo)通，其中一根管道上設(shè)置有第一閥門(14)，另外一根管道上設(shè)置有第二閥門(16)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(15)以及在該管道伸入金屬密閉艙體(5)部分上的分子篩(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的金屬密閉艙體(5)的艙體上還設(shè)置有伸入金屬密閉艙體(5)的過渡艙(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的中央控制系統(tǒng)(9)控制連接有其感應(yīng)部件伸入金屬密閉艙體(5)的氧含量傳感器(6)、水含量傳感器(7)以及壓力傳感器(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的帶有人機(jī)界面 的上位機(jī)(17)控制連接有報(bào)警指示燈(18)。
全文摘要
一種選擇性激光熔化SLM氣氛保護(hù)系統(tǒng)，包括內(nèi)部設(shè)置有選擇性激光熔化SLM成形工作機(jī)構(gòu)的金屬密閉艙體，金屬密閉艙體內(nèi)部還設(shè)置有溫控空調(diào)，溫控空調(diào)與金屬密閉艙外部的中央控制系統(tǒng)控制連接，該中央控制系統(tǒng)同帶有人機(jī)界面的上位機(jī)通信連接，內(nèi)有惰性氣體的惰性氣體容器通過惰性氣體管道與金屬密閉艙體導(dǎo)通，惰性氣體管道上設(shè)置有同中央控制系統(tǒng)相控制連接的進(jìn)氣電磁閥，氧氣凈化器帶有兩根管道同金屬密閉艙體相導(dǎo)通，其中一根管道上設(shè)置有第一閥門，另外一根管道上設(shè)置有第二閥門、循環(huán)風(fēng)機(jī)以及在該管道伸入金屬密閉艙體部分上的分子篩。避免了增加成形過程中嚴(yán)格控制的工藝參數(shù)——氧含量，防止其對(duì)零部件的性能造成影響，并且不會(huì)過多消耗惰性氣體，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)B22F3/105GK103071796SQ20131002447
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者黃衛(wèi)東, 薛蕾, 楊東輝, 趙曉明 申請(qǐng)人:西安鉑力特激光成形技術(shù)有限公司