具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统及除尘方法技术方案

本发明专利技术提供一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统及除尘方法，除尘系统包括上腔体和下腔体；从上腔体的进气口引出三个引风道，分别为第1引风道、第2引风道和第3引风道；第1引风道与扫描区域除尘子系统连通；第2引风道与激光保护镜除尘子系统连通；第3引风道与运动滑台腔除尘子系统连通。优点为：在整个激光熔化成形过程中，在风机的作用，可及时将激光作用于金属粉末所产生的烟雾状微尘吸入到粉尘过滤器中，并通过粉尘过滤器及时过滤掉零件成形所产生的烟尘，防止烟雾状微尘对后续成形质量的影响，提高了成形率；另外，还防止烟尘上升至位于扫描区域正上方的激光保护镜附近，以及，防止烟尘进入到运动滑台腔内的滑台导轨。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属粉末激光熔化增材制造
，具体涉及一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统及除尘方法。
技术介绍
“3D打印”技术，也称为增量制造技术，产生于上个世纪80年代的美国，CAD(计算机辅助设计)、CNC(数字化控制)、自动控制、激光等技术的发展是其产生的前因，至今发展不到30年。“3D打印”技术是全球先进制造领域兴起的一项集光/机/电、计算机、数控及新材料于一体的制造技术。在此领域，我国与世界发达国家之间的技术差距较小，几乎位于同一起跑线上。之所以称之为增量制造，依据其与传统切削等材料“去除”制造工艺不同，该技术通过将粉末、液体、薄片等离散材料逐层堆积，“自然生长”成三维实体，因此被通俗叫做“3D打印”技术。该技术将三维实体整体成形，改变为若干二维平面的叠加成形，大大降低了制造复杂度。理论上，但凡能够在计算机上设计的结构模型，即可应用该技术在无需刀具、模具及复杂工艺条件下快速地将设计原型变为实物。目前，该技术在国防、航空航天、汽车、生物医学、模具、铸造、农业、家电、工艺美术、动漫等领域发挥着重要的作用。未来制造业的发展水平依然是衡量一个国家整体实力的关键标志之一，而未来制造技术在数控技术、计算机、机械、材料等关联技术发展的带动下，必然走向数字化和智能化。“3D打印”技术作为整个先进制造技术当中数字化和智能化较为突出的一类，其发展也会在不同层面深刻地对制造业整体构成影响。首先，“3D打印”技术的应用领域将不断扩大(广度)；其次，“3D打印”技术在各个应用领域的应用层面不断深入(深度)；再者，3D打印技术自身的物化形式(装备与工艺)将更加丰富。由此，该技术必然会逐步渗透到国防、航空航天、汽车、生物医学等诸多领域，影响着上述各个领域的设计理论和理念，并配合其他传统技术，完善甚至更新某些司空见惯的制造方案，致使制造更为智能、简捷、绿色的产品性能更加贴近理想状态。在3D打印技术产业当中，激光选区熔化(SelectiveLaserMelting，SLM)技术处于高端，是未来极具发展潜力的一项金属零部件激光直接成形技术。然而，现有技术中，在SLM成形过程中，当激光作用于扫描区域的金属粉末时，扫描区域会产生大量烟尘，所产生的烟尘会对成形腔内的激光保护镜以及运动滑台等相关器件产生不利影响。具体的，对于激光保护镜的不利影响为：扫描区域所产生的烟尘会上升至位于其正上方的激光保护镜附近，并且容易在镜面附着。一旦出现此类现象，会造成激光能量的遮挡，不但影响成形质量，而且会造成激光保护镜接收激光能量而发热炸裂，损害光路。对于运动滑台的不利影响为：当扫描区域所产生的金属粉尘以及烟尘进入到运动滑台腔内的滑台导轨时，会污染运动滑台腔内的滑动运动部件，造成运动摩擦损伤，从而降低滑动运动部件的使用寿命。因此，如何有效对激光熔化成形腔内的气流进行设计，从而有效去除扫描区域所产生的烟尘，具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统及除尘方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，包括上腔体(1)和下腔体(2)；所述上腔体(1)为激光熔化成形腔体，所述上腔体(1)与所述下腔体(2)之间相互连通；另外，所述下腔体(2)的排气口通过第1输气管路(3)连通到所述上腔体(1)的进气口；从所述上腔体(1)的进气口引出三个引风道，分别为第1引风道、第2引风道和第3引风道；所述第1引风道与扫描区域除尘子系统连通；所述第2引风道与激光保护镜除尘子系统连通；所述第3引风道与运动滑台腔除尘子系统连通；所述上腔体(1)的排气口通过第2输气管路(4)连通到所述下腔体(2)的进气口，在所述第2输气管路(4)上，按从上腔体(1)排气口到下腔体(2)进气口的方向，依次串联有粉尘过滤器(6)和风机(7)。优选的，所述扫描区域除尘子系统包括：出气嘴(11)和入气嘴(12)；所述出气嘴(11)和所述入气嘴(12)分别设置在扫描区域工作平面的前后两侧，并且，所述出气嘴(11)的上扬角度为0°～15°，所述入气嘴(12)的下倾角对应为5°～20°；在水平高度上，所述出气嘴(11)比所述入气嘴(12)低10～50mm；所述出气嘴(11)的进气端与所述第1引风道的出气端连通；所述入气嘴(12)的排气端与所述上腔体(1)的排气口连通。优选的，所述出气嘴(11)和所述入气嘴(12)的宽度与扫描区域工作平面的宽度相同。优选的，所述激光保护镜除尘子系统包括保护风道(13)，所述保护风道(13)为空心圆环状，套在激光保护镜的外围；并且，所述保护风道(13)的一端面为进气端，使所述保护风道(13)的内部腔体与第2引风道的出气端连通；所述保护风道(13)的另一端面为盲端；在所述保护风道(13)的壁面开设有若干个与所述保护风道(13)内部腔体连通的通气孔(14)，通过所述通气孔(14)，吹走向激光保护镜方向流动的烟尘。优选的，圆环状的所述保护风道(13)的直径为80～300mm；所述保护风道(13)的截面外径为5～15mm。优选的，所述通气孔(14)为狭长类矩形细缝孔，矩形宽度为8～20mm，高度2～5mm；所述通气孔(14)开设在圆环形保护风道截面的圆靠内侧的四分之一圆一侧，并且，所述通气孔(14)与保护风道截面圆圆心连线与水平直径的夹角范围为20°～70°。优选的，所述运动滑台腔除尘子系统包括左运动滑台排气孔(15)和右运动滑台排气孔(16)；左滑台内腔的腔体和右滑台内腔的腔体均与所述第3引风道的排气口连通；在左滑台的壁面开设有与所述左滑台内腔的腔体连通的所述左运动滑台排气孔(15)，并且，所述左运动滑台排气孔(15)开设在与导轨滑块相接触的一面；在右滑台的壁面开设有与所述右滑台内腔的腔体连通的所述右运动滑台排气孔(16)，并且，所述右运动滑台排气孔(16)开设在与导轨滑块相接触的一面。本专利技术还提供一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘方法，包括以下步骤：步骤1，控制器启动风机(7)，上腔体(1)为激光熔化成形腔体，上腔体(1)内的激光熔化成形器件开始进行零件成形的工艺；步骤2，在风机(7)的作用下，使下腔体(2)、第1输气管路(3)、上腔体(1)和第2输气管路(4)形成内循环，并同时发生以下三种除尘过程：第一种，扫描区域除尘过程，即：在扫描区域工作平面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，其特征在于，包括上腔体(1)和下腔体(2)；所述上腔体(1)为激光熔化成形腔体，所述上腔体(1)与所述下腔体(2)之间相互连通；另外，所述下腔体(2)的排气口通过第1输气管路(3)连通到所述上腔体(1)的进气口；从所述上腔体(1)的进气口引出三个引风道，分别为第1引风道、第2引风道和第3引风道；所述第1引风道与扫描区域除尘子系统连通；所述第2引风道与激光保护镜除尘子系统连通；所述第3引风道与运动滑台腔除尘子系统连通；所述上腔体(1)的排气口通过第2输气管路(4)连通到所述下腔体(2)的进气口，在所述第2输气管路(4)上，按从上腔体(1)排气口到下腔体(2)进气口的方向，依次串联有粉尘过滤器(6)和风机(7)。

【技术特征摘要】
1.一种具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，其特征在于，包括
上腔体(1)和下腔体(2)；所述上腔体(1)为激光熔化成形腔体，所述上腔
体(1)与所述下腔体(2)之间相互连通；
另外，所述下腔体(2)的排气口通过第1输气管路(3)连通到所述上腔体
(1)的进气口；从所述上腔体(1)的进气口引出三个引风道，分别为第1引风
道、第2引风道和第3引风道；所述第1引风道与扫描区域除尘子系统连通；所述
第2引风道与激光保护镜除尘子系统连通；所述第3引风道与运动滑台腔除尘子
系统连通；所述上腔体(1)的排气口通过第2输气管路(4)连通到所述下腔体
(2)的进气口，在所述第2输气管路(4)上，按从上腔体(1)排气口到下腔
体(2)进气口的方向，依次串联有粉尘过滤器(6)和风机(7)。
2.根据权利要求1所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，
其特征在于，所述扫描区域除尘子系统包括：出气嘴(11)和入气嘴(12)；所
述出气嘴(11)和所述入气嘴(12)分别设置在扫描区域工作平面的前后两侧，
并且，所述出气嘴(11)的上扬角度为0°～15°，所述入气嘴(12)的下倾角
对应为5°～20°；在水平高度上，所述出气嘴(11)比所述入气嘴(12)低10～
50mm；所述出气嘴(11)的进气端与所述第1引风道的出气端连通；所述入气
嘴(12)的排气端与所述上腔体(1)的排气口连通。
3.根据权利要求2所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，
其特征在于，所述出气嘴(11)和所述入气嘴(12)的宽度与扫描区域工作平
面的宽度相同。
4.根据权利要求1所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，
其特征在于，所述激光保护镜除尘子系统包括保护风道(13)，所述保护风道(13)
为空心圆环状，套在激光保护镜的外围；并且，所述保护风道(13)的一端面
为进气端，使所述保护风道(13)的内部腔体与第2引风道的出气端连通；所述
保护风道(13)的另一端面为盲端；在所述保护风道(13)的壁面开设有若干
个与所述保护风道(13)内部腔体连通的通气孔(14)，通过所述通气孔(14)，
吹走向激光保护镜方向流动的烟尘。
5.根据权利要求4所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，

\t其特征在于，圆环状的所述保护风道(13)的直径为80～300mm；所述保护风
道(13)的截面外径为5～15mm。
6.根据权利要求5所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，
其特征在于，所述通气孔(14)为狭长类矩形细缝孔，矩形宽度为8～20mm，
高度2～5mm；所述通气孔(14)开设在圆环形保护风道截面的圆靠内侧的四分
之一圆一侧，并且，所述通气孔(14)与保护风道截面圆圆心连线与水平直径
的夹角范围为20°～70°。
7.根据权利要求1所述的具有多功能循环气流的激光熔化成形除尘系统，
其特征在于，所述运动滑台...

【专利技术属性】
技术研发人员：林慧敏，张爱平，柯作伟，刘邦涛，张佳，潘志军，全清友，
申请(专利权)人：哈尔滨福沃德多维智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23