[实用新型]一种应用于3D打印密封舱内烟尘检测与净化设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光选区熔化金属3D打印加工成型设备，尤其涉及一种应用于3D打印密封舱内烟尘检测与净化设备。

背景技术

选区激光熔化加工成型过程中，特别是使用粉末作为成型材料的激光选区熔化过程，如金属粉末。在激光聚焦后对金属粉末的加工过程中，由于气流、激光冲击以及铺粉装置的扰动，密封舱会产生大量烟尘。如果不及时将烟尘清理干净，大量烟尘一方面附着在透镜上，另一方面直接减弱激光照射到成型面上的能力，从而影响各层金属粉末表面对于激光能量的吸收。另外大量烟尘聚集在密封舱内严重影响人员对实验进程的观察，而且烟尘长时间附着在密封舱内壁将大大降低密封舱的使用寿命和密封性。而且散逸出来的烟尘对环境和人员健康带来巨大危害。

金属SLM成型需要完全熔化金属粉末材料，金属材料与氧接触发生氧化，甚至会燃烧(如纯钛粉末)，材料中有C、Si、Mn、Ti、Ca等元素时，他们与氧气的结合更容易形成稳定杂质相。

通过对不锈钢粉末(新粉、旧粉)、纯钛粉末分别在氮气和氩气保护条件下进行成型实验，发现激光与粉末发生作用瞬间都会产生烟尘。观察发现使用新的不锈钢粉末产生烟尘明显减少，纯钛粉末产生烟尘比较新不锈钢粉末产生烟尘少。烟尘的主要来源是金属粉末中的C元素、低熔点合金元素以及杂质元素燃烧、气化造成，粉末的长期反复使用对烟尘问题的程度有累积作用，即新的不锈钢粉末虽然产生少量烟尘，但烟尘对粉末产生污染，长期累积造成激光与粉末作用时产生烟尘越来越严重。目前所有的厂商或者科研机构还无法从根本上解决烟尘问题。烟尘存在的主要负面作用包括：(1)污染透光镜片；(2)污染粉末；(3)污染铺粉导轨；(4)污染密封舱内壁；(5)妨碍人员对成型过程的观察。

首先，烟尘存在一个很严重的后果是对透镜镜片产生污染，特别是低速扫描时，激光能量输入大，产生的烟尘量也大，漂浮的烟尘会粘附在透光镜片，导致激光透过镜片时的功率衰减严重，大部分激光能量以热能的方式作用在镜片上，镜片会很快发热、发烫，直到爆裂。烟尘对透光镜片污染严重时，导致激光入射到粉床表面的功率不足，粉末熔化不充分，成型过程必须反复停机手工清除透镜片上的烟尘，所以烟尘污染透光镜片后对SLM的成型效率和成型件质量等方面影响很大。其次，烟尘产生后小部分被保护气吹到粉床以外，大部分仍然飘落到没有使用的粉床表面，与粉末混合在一起，加重了粉末的污染程度。再次，目前SLM设备多采用半开放式铺粉导轨安装方式，即由于铺粉臂的存在，导致了密封舱与铺粉导轨之间存在细长的开口，加工过程中扬起的烟尘和烟尘会进入导轨内部引起导轨润滑性降低，甚至导致导轨的磨损，从而使导轨精度降低直至无法使用。最后，加工过程产生的烟尘一部分被保护气吹走，其余部分会粘附在密封舱内壁，特别是观察窗口内壁。随着烟尘的累积，在下次加工时会有部分烟尘脱落，一部分飘落到粉末上污染粉末，一部分飘落到成型面上影响加工质量。而粘附在观察窗口侧的烟尘会严重影响对加工过程的监控。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种应用于3D打印密封舱内烟尘检测与净化设备，可自动检测烟尘浓度、自动调节除尘速度等级和自动进行气体循环净化。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种应用于3D打印密封舱内烟尘检测与净化设备，包括密封舱4、密封舱气体供给装置、用于对密封舱4内气体进行循环净化的气体循环净化系统、用于检测密封舱4内烟气浓度的烟尘浓度检测装置、用于检测密封舱4内氧气含量的氧气检测装置、控制装置20；

所述控制装置20分别通过电缆11连接气体循环净化系统、烟尘浓度检测装置、氧气检测装置；

所述气体循环净化系统包括烟尘净化器16，该烟尘净化器16进气管路连接密封舱4的气体循环进气口13，烟尘净化器16出气管路连接密封舱4的气体循环出气口10；在气体循环进气口13管路上设置有第一压力传感器15，在气体循环出气口10的管路上设置有第二压力传感器19。

所述烟尘浓度检测装置包括设置在密封舱4侧壁上电磁阀8和与其连接的烟尘浓度检测仪主机24。

所述电磁阀8上设有用于吹离烟尘浓度检测仪主机24镜头上粉末的风机23。

所述氧气检测装置包括设置在密封舱4侧壁上的测氧仪电磁阀7和与其连接的测氧仪主机22。

所述密封舱4的侧壁设有压力传感器6和用于显示压力数据的压力传感器显示器21；所述烟尘净化器16包括滤芯17及烟尘过滤器电机18。