一种适用于高度潮湿环境的增材制造系统及其应用技术方案

本发明专利技术属于增材制造相关技术领域，其公开了一种适用于高度潮湿环境的增材制造系统及其应用，所述增材制造系统包括相连接的空气除杂制氮系统及粉末封闭循环系统，所述空气除杂制氮系统用于将空气中的杂质过滤去除后生成氮气，并将所述氮气传输给所述粉末封闭循环系统；所述粉末封闭循环系统是以来自所述空气除杂制氮系统的氮气为循环气体，其用于将金属粉末形成闭环，在整个供粉及成形过程中形成密闭的循环，且以所述金属粉末为原料进行增材制造。所述系统能够避免环境中大量存在的水分和盐雾等气体因素对零件成形质量的影响，满足了部分行业的应用需求。部分行业的应用需求。部分行业的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高度潮湿环境的增材制造系统及其应用


[0001]本专利技术属于增材制造相关
，更具体地，涉及一种适用于高度潮湿环境的增材制造系统及其应用。

技术介绍

[0002]由于增材制造技术高柔性化、高自由度设计和制造的特点，现已广泛应用于航空航天、海上船舶、军工武器装备、电子电路等领域。如液体火箭燃烧室中采用增材制造制备的镍基合金和铜合金复合构件，满足极端的压力和温度要求；军工装备中采用增材制造制备关键精密复杂零件，大大缩减了零件的制备周期；在这些领域中，对于一些关键精密小型零部件，增材制造技术成为首选技术。
[0003]然而，现有的金属增材制造技术如激光选区熔化(SLM)、激光工程化近成形(LENS)、电弧熔丝增材制造(WAAM)等，均对工作环境提出了一定的要求。如环境湿度小于70％，环境温度不高于30℃，地面安装水泥层厚度不小于200mm等。对于海上船舶领域，舰船出海一次短则数几月，长则一年以上。出海期间零件的损坏和替换无法得到陆地保障，往往只能出海前携带大量替换件，这无疑增加了船体载重，占用了有效资源。增材制造能够根据用户设计直接成形所需形状的零件，应用于海上船舶领域能够代替传统携带替换件的方式，节约船上的空间资源。然而，海上环境如高度潮湿、盐雾等环境因素导致现有的增材制造设备系统无法满足应用需求。高度潮湿会导致增材制造原材料如粉末结块，降低流动性，影响零件质量，水分进入金属成形腔会导致零件与基板间润湿性的下降，严重影响成形过程；盐雾进入金属成形腔则会导致零件在成形高温过程中腐蚀污染。此外，现有的增材制造系统保护气大多通过惰性气体瓶(氩气瓶)直接通入成形腔，气瓶占用过多的空间资源，而粉末则大多通过人为直接加入供粉系统，很容易引入外部气体环境中的水分及盐雾等杂质。
[0004]综上所述，现有的增材制造技术难以在高度潮湿、盐雾的工作环境中长时间工作，缺乏一种能够适应高度潮湿、盐雾环境下的增材制造系统。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种适用于高度潮湿环境的增材制造系统及其应用，所述系统能够避免环境中大量存在的水分和盐雾等气体因素对零件成形质量的影响，满足了部分行业的应用需求。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种适用于高度潮湿环境的增材制造系统，所述增材制造系统包括相连接的空气除杂制氮系统及粉末封闭循环系统，所述空气除杂制氮系统用于将空气中的杂质过滤去除后生成氮气，并将所述氮气传输给所述粉末封闭循环系统；所述粉末封闭循环系统是以来自所述空气除杂制氮系统的氮气为循环气体，其用于将金属粉末形成闭环，在整个供粉及成形过程中形成密闭的循环，且以所述金属粉末为原料进行增材制造。
[0007]进一步地，所述空气除杂制氮系统能够直接从空气中提取所需的氮气，生成纯净的氮气作为零件加工的保护气及后续粉末封闭循环系统中的循环气体。
[0008]进一步地，所述空气除杂制氮系统包括压缩机、除雾器、活性炭过滤器、空气缓冲罐、缓冲器、过滤器、吸收塔1、吸收塔2、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门及第八阀门；所述除雾器连接所述压缩机及所述活性炭过滤器；所述空气缓冲罐连接所述活性炭过滤器及相连接的所述第一阀门与所述第二阀门之间的管路；所述吸收塔1连接所述第一阀门及所述第五阀门，所述吸收塔2连接所述第二阀门及所述第六阀门，所述第三阀门的一端连接于所述吸收塔1与所述第一阀门之间的管路，另一端通过所述第四阀门连接于所述吸收塔2与所述第二阀门之间的管路；所述第五阀门及所述第六阀门均通过所述第七阀门连接于所述缓冲器，所述过滤器连接所述缓冲器及所述第八阀门，所述第八阀门还连接于所述粉末封闭系统。
[0009]进一步地，所述压缩机的上级暴露在空气中，下级与所述除雾器形成气路连接；所述活性炭过滤器用于吸附空气中的各种杂质，其上级与所述除雾器形成气路连接，下级与所述空气缓冲罐形成气路连接；所述吸收塔1与所述吸收塔2用于吸附空气中的氧气分子。
[0010]进一步地，所述吸收塔1的上级通过第一阀门、以及所述第三阀门、第四阀门及所述第二阀门与所述空气缓冲罐形成气路连接，下级通过第五阀门及第七阀门与所述缓冲器形成气路连接；所述缓冲器的下级与所述过滤器形成气路连接。
[0011]进一步地，所述粉末封闭系统包括阀门组、加粉箱、粉桶1、粉桶2、粉桶3、粉桶4、粉桶5、筛仓、风机系统、成形腔、闸阀1、闸阀2、闸阀3、第一气路三通口、第二气路三通口、第三气路三通口、第四气路三通口及第五气路三通口；所述第八阀门依次通过所述第五气路三通口、所述第四气路三通口及所述第三气路三通口连接于所述阀门组；所述风机系统连接于所述阀门组；所述粉桶1连接所述筛仓及所述阀门组；所述粉桶3连接所述筛仓及所述阀门组；所述粉桶2连接所述筛仓及所述阀门组；所述粉桶5连接所述成形腔及所述阀门组；所述粉桶4连接所述成形腔及所述阀门组；所述风机系统依次通过所述第二气路三通口及所述第一气路三通口连接于所述粉桶4；所述加粉箱通过所述闸阀1连接于所述第三气路三通口；所述粉桶2通过所述闸阀2连接于所述第四气路三通口；所述粉桶4通过所述闸阀3连接于所述第五气路三通口。
[0012]进一步地，所述阀门组形成有第一控制口、第二控制口、第三控制口、第五控制口、第六控制口、第七控制口、第八控制口及第九控制口；所述第五控制口与所述粉桶5的第一端口形成气路连接，所述第六控制口与所述成形腔的第二端口形成气路连接；所述第七控制口与所述粉桶4的第二端口形成气路连接；所述第八控制口与所述粉桶1的第一端口形成气路连接；所述第九控制口与所述筛仓的第二端口形成气路连接；所述第三控制口与所述粉桶2的第二端口形成气路连接；所述第一控制口与所述粉桶3的第二端口形成气路连接；所述第二控制口与所述加粉箱的第四端口形成气路连接；所述阀门组的另一侧与所述第三气路三通口、所述第四气路三通口及所述第五气路三通口形成气路连接，并与空气除杂制氮系统输出的氮气形成气路连接。
[0013]进一步地，加粉箱上焊接有排气口a，粉桶1焊接有排气口b，粉桶2焊接有排气口c，粉桶3焊接有排气口d，成形腔焊接有排气口e，粉桶4焊接有排气口f。
[0014]进一步地，所述加粉箱设置有第一端口、第二端口、第三端口及第四端口，所述加
粉箱的第四端口与第三气路三通口通过气路连接；所述加粉箱的第二端口与所述第二气路三通口形成气路连接，通过第二气路三通口与所述风机系统的第一端口相连接；所述加粉箱的第三端口与所述粉桶1的第三端口形成气路连接。
[0015]本专利技术还提供了一种如上所述的适用于高度潮湿环境的增材制造系统在海上环境下增材制造船体部件中的应用。
[0016]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的适用于高度潮湿环境的增材制造系统及其应用主要具有以下有益效果：
[0017]1.本专利技术通过空气除杂系统直接将空气中所含有的水蒸气、盐雾、氧气等杂质过滤除去，生成纯净的氮气作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于高度潮湿环境的增材制造系统，其特征在于：所述增材制造系统包括相连接的空气除杂制氮系统及粉末封闭循环系统，所述空气除杂制氮系统用于将空气中的杂质过滤去除后生成氮气，并将所述氮气传输给所述粉末封闭循环系统；所述粉末封闭循环系统是以来自所述空气除杂制氮系统的氮气为循环气体，其用于将金属粉末形成闭环，在整个供粉及成形过程中形成密闭的循环，且以所述金属粉末为原料进行增材制造。2.如权利要求1所述的适用于高度潮湿环境的增材制造系统，其特征在于：所述空气除杂制氮系统能够直接从空气中提取所需的氮气，生成纯净的氮气作为零件加工的保护气及后续粉末封闭循环系统中的循环气体。3.如权利要求1所述的适用于高度潮湿环境的增材制造系统，其特征在于：所述空气除杂制氮系统包括压缩机、除雾器、活性炭过滤器、空气缓冲罐、缓冲器、过滤器、第一吸收塔、第二吸收塔、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门及第八阀门；所述除雾器连接所述压缩机及所述活性炭过滤器；所述空气缓冲罐连接所述活性炭过滤器及相连接的所述第一阀门与所述第二阀门之间的管路；所述第一吸收塔连接所述第一阀门及所述第五阀门，所述第二吸收塔连接所述第二阀门及所述第六阀门，所述第三阀门的一端连接于所述第一吸收塔与所述第一阀门之间的管路，另一端通过所述第四阀门连接于所述第二吸收塔与所述第二阀门之间的管路；所述第五阀门及所述第六阀门均通过所述第七阀门连接于所述缓冲器，所述过滤器连接所述缓冲器及所述第八阀门，所述第八阀门还连接于所述粉末封闭系统。4.如权利要求3所述的适用于高度潮湿环境的增材制造系统，其特征在于：所述压缩机的上级暴露在空气中，下级与所述除雾器形成气路连接；所述活性炭过滤器用于吸附空气中的各种杂质，其上级与所述除雾器形成气路连接，下级与所述空气缓冲罐形成气路连接；所述第一吸收塔与所述第二吸收塔用于吸附空气中的氧气分子。5.如权利要求4所述的适用于高度潮湿环境的增材制造系统，其特征在于：所述第一吸收塔的上级通过第一阀门、以及所述第三阀门、第四阀门及所述第二阀门与所述空气缓冲罐形成气路连接，下级通过第五阀门及第七阀门与所述缓冲器形成气路连接；所述缓冲器的下级与所述过滤器形成气路连接。6.如权利要求3所述的适用于高度潮湿环境的增材制造系统，其特征在于：所述粉末封闭系统包括阀门组、加粉箱、第一粉桶、第二粉桶、第三粉桶、第四粉桶、第五粉桶、筛仓、风机系统、成形腔、第一闸阀、第二闸阀、第三闸阀、...

【专利技术属性】
技术研发人员：文世峰，王晓强，周燕，陶亚坤，陈志桥，史玉升，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：