一种大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统及控制方法技术方案

本发明专利技术属于增材制造技术领域，公开了一种大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统及控制方法，一种大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统，包括工作腔体和风场单元，所述工作腔体内的成形区域沿其长度方向被划分成至少两个面积相等的区域单元，所述风场单元与所述区域单元的数量相同且每个所述区域单元对应配置一个所述风场单元，所述风场单元用于去除所述成形区域烧结产生的杂质。本发明专利技术将大幅面成形区域沿其长度方向分隔成至少两个面积相等的区域单元，且每个区域单元对应配置一个风场单元，使得单个风场单元所覆盖的成形区域面积减小，保证单个风场单元的稳定性和均匀性，提高多个风场单元的风场一致性，杂质去除效果好。质去除效果好。质去除效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统及控制方法


[0001]本专利技术属于增材制造
，具体涉及一种大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统及控制方法。

技术介绍

[0002]激光选择性熔化成形是指通过高功率激光快速扫描金属粉层，使其快熔快凝，逐层堆叠的加工工艺。在工件成形的过程中，高能量激光形成金属熔池，由于热动力学作用激发部分熔液及金属粉末，在空中迅速冷却形成黑色烟尘。工件成形区域需要均匀一致的保护气体流场来带走烧结过程中产生的烟尘和飞溅颗粒，避免损耗激光功率影响激光光束质量，从而保证工件的成形质量。
[0003]小型激光选择熔化设备一般是配备一套风场系统，采用在成形区域两侧布置对流吹吸烟机构解决该问题，然而对于大幅面成形区域却无法通过这样的方式达到目的。激光选择性熔化设备成形区域尺寸分为平行于风向的长度尺寸和垂直于风向的宽度尺寸，巨大的成型区域导致风速沿风向衰减加剧，因此吹风口处风速比小成型区域设备更高，更加趋近于吹粉风速，对吹风口处成型区域宽度方向的风速均匀性要求愈加苛刻。设备成形宽度尺寸的加大，增加了风场管路从圆形截面风管扩展成为成形腔内保护气体进出口矩形截面的难度，更难保证成形宽度方向上各个位置风速的稳定一致性。因为小风速无法在较长距离的情况下排走烟尘，大风速会将吹风口处部分成型区域内的原材料粉末吹走。因此现有风场系统对中小型成形区域都有较好的效果，相应的控制方法也比较成熟可靠。但对超宽或超长成形区域，现有风场系统的稳定性和均匀性都较差，导致烟尘排走效果较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统和控制方法，以解决现有风场系统对于超宽或超长成形区域带来的稳定性和均匀性较差，且烟尘排走效果较差的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统，包括工作腔体和风场单元，所述工作腔体内的成形区域沿其长度方向被划分成至少两个面积相等的区域单元，所述风场单元与所述区域单元的数量相同且每个所述区域单元对应配置一个所述风场单元，所述风场单元用于去除所述成形区域烧结产生的杂质。
[0006]进一步地，所述风场单元包括循环过滤装置和风机；对应每个所述风场单元：所述工作腔体侧面的上方和下方均至少设有一个吹风口，所述工作腔体相对侧面的上方和下方均至少设有一个吸风口；位于下方的所述吹风口对准所述成形区域吹风；所述吹风口和吸风口的数量相同且位置一一相对；所述循环过滤装置的出口通过所述风机与所述吹风口相连接，所述循环过滤装置
的进口与所述吸风口相连接，所述风机经所述吹风口向所述工作腔体内吹风，所述成形区域烧结产生的杂质经所述吸风口吸出并流入至所述循环过滤装置内，以形成循环风场。
[0007]进一步地，所述风场单元中所述吹风口和吸风口的数量均为两个，所述风场单元还包括进风管道、出风管道、分流管道、第一开关阀、第二开关阀、进口开关阀和出口开关阀；所述分流管道的数量为两个，所述循环过滤装置的出口通过所述进风管道与所述工作腔体下方的吹风口相连通，所述循环过滤装置的进口通过所述出风管道与所述工作腔体下方的吸风口相连通；所述进风管道通过第一个分流管道与所述工作腔体上方的吹风口相连通，所述进风管道与第一个分流管道相接的点为第一个分流点； 所述出风管道通过第二个分流管道与所述工作腔体上方的吸风口相连通，所述出风管道与第二个分流管道相接的点为第二个分流点；位于所述循环过滤装置的出口和第一个分流点之间，所述进风管道上依次设有所述进口开关阀和风机；位于第一个分流点和下方的吹风口之间，所述进风管道上设有所述第一开关阀；位于所述循环过滤装置的进口和第二个分流点之间，所述出风管道上设有所述出口开关阀；位于第二个分流点和下方的吸风口之间，所述出风管道上设有所述第二开关阀。
[0008]进一步地，所述第一开关阀、第二开关阀、进口开关阀和出口开关阀均为碟阀。
[0009]进一步地，所述风场单元还包括第一流量调节阀和第二流量调节阀，所述第一流量调节阀和第二流量调节阀分别设于第一个分流管道和第二个分流管道上。
[0010]进一步地，所述第一流量调节阀和第二流量调节阀为可调节流阀。
[0011]进一步地，所述风场单元还包括控制器和测量仪；位于所述风机和第一个分流点之间，所述进风管道上设有所述测量仪，所述控制器与所述风机、测量仪、第一开关阀、第二开关阀、进口开关阀和出口开关阀相连接。
[0012]进一步地，所述风场单元还包括束风部，所述束风部包括锥形段和均风段，所述锥形段的大头端与所述均风段相连接；每个所述吹风口和所述吸风口处均配置一个所述束风部；对应每个所述吹风口：所述锥形段的小头端与所述进风管道相连接，所述均风段安装于所述吹风口处；对应每个所述吸风口：所述锥形段的小头端与所述出风管道相连接，所述均风段安装于所述吹风口处。
[0013]进一步地，所述均风段呈蜂窝孔结构，且所述蜂窝孔结构的孔呈正六边形、正四边形或正八边形；或者所述均风段由若干均匀分布设置的通孔组成，所述通孔为圆孔、四边形孔或六边形孔。
[0014]一种所述大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统的控制方法，包括如下步骤：当成形零件不同层切片的成形轮廓横跨的区域单元相同时，成形零件不同层切片的成形轮廓横跨过的区域单元对应的风场单元在零件成形过程中都参与工作，且参与工作的风场单元中的风机、进口开关阀、出口开关阀、第一开关阀和第二开关阀都处于开启状态；当成形零件不同层切片的成形轮廓横跨的区域单元不同时，成形零件不同层切片
的成形轮廓横跨过的区域单元对应的风场单元在零件成形过程中都参与工作，且参与工作的风场单元中的风机、进口开关阀和出口开关阀都处于开启状态，而参与工作的风场单元中的第一开关阀和第二开关阀是处于开启还是关闭状态，取决于成形零件当前切片的成形轮廓是否横跨该区域单元，如果当前切片的成形轮廓横跨该区域单元，则该区域单元对应的风场单元中的所述第一开关阀和第二开关阀处于开启状态，如果当前切片的成形轮廓未横跨该区域单元，则该区域单元对应的风场单元中的所述第一开关阀和第二开关阀处于关闭状态；成形零件不同层切片的成形轮廓横跨的区域单元不管相同还是不同，成形零件不同层切片的成形轮廓未横跨过的区域单元对应的风场单元在零件成形过程中不参与工作，且未参与工作的风场单元中的风机、进口开关阀、出口开关阀、第一开关阀和第二开关阀都处于关闭状态。
[0015]进一步地，所述风场单元参与工作时，所述控制器提取材料包中的第一参数作为控制参数，此第一参数为上方的吹风口和下方的吹风口的流量和，所述控制器根据所述第一参数启动所述风机转动，所述测量仪将监测的所述进风管道内的数据实时反馈给所述控制器，所述控制器根据所述测量仪反馈的监测数据用于控制和修正所述风机，当所述测量仪反馈的监测数据稳定在控制值后，激光选择性熔化设备进行成形零件的加工。
[0016]本专利技术具有的有益效果如下：1、本专利技术将大幅面（即超宽或超长）成形区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统，其特征在于，包括工作腔体（1）和风场单元（100），所述工作腔体（1）内的成形区域（15）沿其长度方向被划分成至少两个面积相等的区域单元，所述风场单元（100）与所述区域单元的数量相同且每个所述区域单元对应配置一个所述风场单元（100），所述风场单元（100）用于去除所述成形区域（15）烧结产生的杂质；所述风场单元（100）包括循环过滤装置（2）和风机（3）；对应每个所述风场单元（100）：所述工作腔体（1）侧面的上方和下方均至少设有一个吹风口，所述工作腔体（1）相对侧面的上方和下方均至少设有一个吸风口；位于下方的所述吹风口对准所述成形区域（15）吹风；所述吹风口和吸风口的数量相同且位置一一相对；所述循环过滤装置（2）的出口通过所述风机（3）与所述吹风口相连接，所述循环过滤装置（2）的进口与所述吸风口相连接，所述风机（3）经所述吹风口向所述工作腔体（1）内吹风，所述成形区域（15）烧结产生的杂质经所述吸风口吸出并流入至所述循环过滤装置（2）内，以形成循环风场。2.根据权利要求1所述的大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统，其特征在于，所述风场单元（100）中所述吹风口和吸风口的数量均为两个，所述风场单元（100）还包括进风管道（4）、出风管道（8）、分流管道（12）、第一开关阀（7）、第二开关阀（9）、进口开关阀（5）和出口开关阀（10）；所述分流管道（12）的数量为两个，所述循环过滤装置（2）的出口通过所述进风管道（4）与所述工作腔体（1）下方的吹风口相连通，所述循环过滤装置（2）的进口通过所述出风管道（8）与所述工作腔体（1）下方的吸风口相连通；所述进风管道（4）通过第一个分流管道（12）与所述工作腔体（1）上方的吹风口相连通，所述进风管道（4）与第一个分流管道（12）相接的点为第一个分流点；所述出风管道（8）通过第二个分流管道（12）与所述工作腔体（1）上方的吸风口相连通，所述出风管道（8）与第二个分流管道（12）相接的点为第二个分流点；位于所述循环过滤装置（2）的出口和第一个分流点之间，所述进风管道（4）上依次设有所述进口开关阀（5）和风机（3）；位于第一个分流点和下方的吹风口之间，所述进风管道（4）上设有所述第一开关阀（7）；位于所述循环过滤装置（2）的进口和第二个分流点之间，所述出风管道（8）上设有所述出口开关阀（10）；位于第二个分流点和下方的吸风口之间，所述出风管道（8）上设有所述第二开关阀（9）。3.根据权利要求2所述的大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统，其特征在于，所述第一开关阀（7）、第二开关阀（9）、进口开关阀（5）和出口开关阀（10）均为碟阀。4.根据权利要求2所述的大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统，其特征在于，所述风场单元（100）还包括第一流量调节阀（13）和第二流量调节阀（14），所述第一流量调节阀（13）和第二流量调节阀（14）分别设于第一个分流管道（12）和第二个分流管道（12）上。5.根据权利要求2所述的大幅面激光选择性熔化设备模块化共轭风场系统，其特征在于， 所述风场单元（100）还包括控制器和测量仪（6）；位于所述风机（3）和第一个分流点之间，所述进风管道（4）上设有所述测量仪（6），所述控制器与所述风机（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘良明，
申请(专利权)人：湖南华曙高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：