本发明专利技术提出了一种SLM打印的烟尘飞溅吹除装置，包括成型腔室，其内具有工作平面；三个供风机构，设置在成型腔室外并向成型腔室内供风；其中，成型腔室内围绕工作平面的其中一个内侧壁上开设有若干行出风口，各行出风口平行于工作平面，若干行出风口沿工作平面的垂直方向布设并依次分为三组，三组出风口分别连通三个出风机构且出风速度均不相同；成型腔室内正对出风口的内壁面上开设有吸风口；通过对烟尘在成型腔室内实时流动过程和形态进行检测并检测出飞溅物出射的相关数据，能够根据烟尘飞溅的实际情况调整各行出风口的出风速度及方向，从而在工作平面上形成康达效应，避免吹风产生的气流在成型腔室内形成乱流而造成烟尘飞溅滞留在成型腔室内的情况发生。飞溅滞留在成型腔室内的情况发生。飞溅滞留在成型腔室内的情况发生。
【技术实现步骤摘要】
一种SLM打印的烟尘飞溅吹除装置
[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其涉及一种SLM打印的烟尘飞溅吹除装置。
技术介绍
[0002]激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术已进入工业化应用阶段，SLM成形过程是一个发生在亚微秒时间尺度内的激光、粉末颗粒、熔池、环境气流相互作用的高度非线性的传热传质过程。在SLM成形过程中，激光辐照区的熔池温度达到沸点，金属材料大量蒸发，熔池自由表面振荡剧烈形成熔滴飞溅，因此飞溅的产生与激光功率、扫描速度和材料特性密切相关。同时，熔池产生强烈的金属蒸汽射流卷吸周围的粉末颗粒形成粉末飞溅。金属蒸汽羽流逐渐冷凝成黑色烟尘，部分烟尘聚集遮蔽激光束影响透光效率，使到达粉末床表面的激光功率衰减和光束形状失真，造成熔合不良和零件尺寸误差；部分烟尘扩散至腔体顶部，吸附在激光保护镜上，保护镜吸热升温变形，导致激光加工精度降低。熔融液滴和飞溅颗粒掉落在粉末床表面，导致层间未熔合，形成孔洞缺陷，最终导致零件报废。
[0003]技术文献《激光选区熔化增材制造中金属蒸气与飞溅相互作用研究》介绍了现有的飞溅检测技术，该技术是采用高速相机在SLM设备的观察视窗外进行拍摄，通过拍摄图像分析金属蒸气与飞溅的相互作用关系。但该技术只能拍摄到飞溅，而无法观察到烟尘在腔体内的实时流动过程和形态。现存技术中缺少一种对SLM打印过程的飞溅和烟尘能同时在线观测的方法，并基于检测到的飞溅和烟尘信息，对其进行快速吹除的装置及系统。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种SLM打印的烟尘飞溅吹除装置，用于解决现有技术只能对飞溅颗粒进行检测，而无法观察到烟尘在设备腔室内的实时流动过程和形态，因此无法根据烟尘飞溅的具体情况实时控制吹风速度及方向，造成对烟尘飞溅的吹除率较低的问题。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种SLM打印的烟尘飞溅吹除装置，包括成型腔室，其内具有工作平面；三个供风机构，设置在成型腔室外并向成型腔室内供风；其中，成型腔室内围绕工作平面的其中一个内侧壁上开设有若干行出风口，各行出风口平行于工作平面，若干行出风口沿工作平面的垂直方向布设并依次分为三组，三组出风口分别连通三个出风机构且出风速度均不相同；成型腔室内正对出风口的内壁面上开设有吸风口。
[0006]在以上技术方案的基础上，优选的，还包括检测组件，设置在成型腔室内；其中，预设飞溅物的飞溅范围为球体，检测组件通过纹影成像技术实时检测烟尘飞溅的出射方向与工作平面的夹角、烟尘飞溅的有效半径以及飞溅物出射后做抛物线运动所能达到的最大高度；各组出风口根据检测组件的检测结果实时调整出风速度。
[0007]更进一步优选的，三组出风口沿各组出风口与工作平面的间距由低到高依次预设为第一出风组、第二出风组及第三出风组，第一出风组的出风速度不大于第二出风组的出
风速度，第三出风组的出风速度小于第二出风组的出风速度。
[0008]更进一步优选的，出风口沿工作平面的平行方向的出风速度范围为，
[0009]v
f
∈(v
f min
，v
f max
)，
[0010]v
f min
＝f(θ)，
[0011][0012]其中，v
fmin
代表，飞溅物在出风口出风作用下的射程大于工作平面沿出风口出风方向的长度的情况下，出风口沿工作平面的平行方向的最小出风速度；θ为飞溅颗粒出射方向与工作平面方向的夹角角度，A为经验值，A取值0.0123；为飞溅颗粒与气流密度之比；g为重力加速度；ρ
f
为气体密度；D为飞溅颗粒粒径，D为50
‑
1800μm；γ为经验常数，γ取值1.65
×
10
‑4‑5×
10
‑4kg/s2。
[0013]更进一步优选的，预设飞溅物出射后做抛物线运动所能达到的最大高度为H，第三组出风组处于烟尘飞溅吹除工作状态时，进行出风的最高一行出风口与工作平面的间距大于H，
[0014][0015][0016]其中，σ和ρ为熔体的密度和表面张力，R为飞溅物的飞溅有效半径，g为重力加速度。
[0017]更进一步优选的，第三出风组的各行出风口的出风方向与工作平面的夹角角度为
‑
30度至75度。
[0018]更进一步优选的，成型腔室内正对出风口的内壁面上开设有一行吸风口。
[0019]更进一步优选的，第一出风组为单行出风口，吸风口也为单行风口并与第一出风组相对设置，吸风口及第一出风组与工作平面的间距均为零。
[0020]更进一步优选的，第三出风组的出风口行数不小于第二出风组的出风口行数，第二出风组的出风口行数大于第一出风组的出风口行数。
[0021]更进一步优选的，检测组件包括光源发射机构、反射机构、成像机构及数据处理机构；光源发射机构及成像机构设置在成型腔室的内壁面上并位于出口风与吸风口之间，反射机构设置在成型腔室上与光源发射机构相对设置的内壁面上；数据处理机构与成像机构相连接；光源发射机构向成型腔室内部照射激光并经过反射机构进行反射，成像机构接收反射光线并通过纹影成像技术摄取图像，数据处理机构通过图像利用粒子图像测速技术获取烟尘飞溅的出射方向与工作平面的夹角、烟尘飞溅的有效半径以及飞溅物出射后做抛物线运动所能达到的最大高度并检测出飞溅物的出射速度。
[0022]本专利技术的一种SLM打印的烟尘飞溅吹除装置相对于现有技术具有以下有益效果：
[0023](1)本专利技术通过对烟尘在成型腔室内实时流动过程和形态进行检测并检测出飞溅物出射的相关数据，能够根据烟尘飞溅的实际情况调整各行出风口的出风速度及方向，从而在工作平面上形成康达效应，不仅使烟尘飞溅能够被充分的吹除，同时也避免吹风产生的气流在成型腔室内形成乱流而造成烟尘飞溅滞留在成型腔室内的情况发生。
[0024](2)本专利技术采用纹影成像技术与粒子图像测速技术相结合的检测手段，相比现有技术仅采用粒子图像测速技术而仅能掌握单个飞溅颗粒的出射情况，本专利技术对烟尘在成型腔室内实时流动过程和形态进行实时检测并检测出飞溅物的出射速度及方向，有助于控制及调整各行出风口的出风速度及方向，能够有效提高对烟尘飞溅的吹除效果。
[0025](3)本专利技术将若干行出风口由低到高分为三组出风组并控制各出风组的出风速度，使位于中部的第二出风组出风速度较大，而其上下两侧的第一和第三出风组出风速度较小，避免了吹除烟尘飞溅时可能将材料粉末吹走的问题，同时在整个烟尘飞溅范围的顶部形成了多道风幕，避免烟尘飞溅物随中部的气流被吹走时可能会因为气流乱流而在成型腔室内滞留的情况发生。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种SLM打印的烟尘飞溅吹除装置，其特征在于，包括：成型腔室(1)，其内具有工作平面(11)；三个供风机构(2)，设置在所述成型腔室(1)外并向成型腔室(1)内供风；其中，所述成型腔室(1)内围绕工作平面(11)的其中一个内侧壁上开设有若干行出风口(100)，各行所述出风口(100)平行于工作平面(11)，若干行所述出风口(100)沿工作平面(11)的垂直方向布设并依次分为三组，三组所述出风口(100)分别连通三个出风机构且出风速度均不相同；所述成型腔室(1)内正对出风口(100)的内壁面上开设有吸风口(104)。2.根据权利要求1所述的一种SLM打印的烟尘飞溅吹除装置，其特征在于，还包括：检测组件(3)，设置在所述成型腔室(1)内；其中，预设飞溅物的飞溅范围为球体，所述检测组件(3)通过纹影成像技术实时检测烟尘飞溅的出射方向与工作平面(11)的夹角、烟尘飞溅的有效半径以及飞溅物出射后做抛物线运动所能达到的最大高度；各组所述出风口(100)根据检测组件(3)的检测结果实时调整出风速度。3.根据权利要求2所述的一种SLM打印的烟尘飞溅吹除装置，其特征在于：三组所述出风口(100)沿各组出风口(100)与工作平面(11)的间距由低到高依次预设为第一出风组(101)、第二出风组(102)及第三出风组(103)，所述第一出风组(101)的出风速度不大于第二出风组(102)的出风速度，所述第三出风组(103)的出风速度小于第二出风组(102)的出风速度。4.根据权利要求3所述的一种SLM打印的烟尘飞溅吹除装置，其特征在于：所述出风口(100)沿工作平面(11)的平行方向的出风速度范围为，v
f
∈(v
fmin
，v
fmax
)，v
fmin
＝f(θ)，其中，v
fmin
代表，飞溅物在所述出风口(100)出风作用下的射程大于所述工作平面(11)沿出风口(100)出风方向的长度的情况下，所述出风口(100)沿工作平面(11)平行方向的最小出风速度；θ为飞溅颗粒出射方向与工作平面(11)方向的夹角角度，A为经验值，A取值0.0123；为飞溅颗粒与气流密度之比；g为重力加速度；ρ
f
为气体密度；D为飞溅颗粒粒径，D为50
‑
1800μm；γ为经验常数，γ取值...
【专利技术属性】
技术研发人员：张国庆，刘胜，陈清朋，程坦，东芳，
申请(专利权)人：湖南珞佳智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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