[发明专利]一种用于钼硅硼材料增材制造的除氧成型腔和除氧装置及方法

说明书

本发明提出一种用于钼硅硼材料增材制造的除氧成型腔和除氧装置及方法，成型腔上表面和下表面共具有两个进气口以及两个排气口，分别循环通入氦气以及氖气，排除成型腔内的空气；除氧装置包括风扇系统、金属熔池、加热系统、排气系统和冷凝控制管路；通过将成型腔内气体通入金属熔池，有效去除成型腔内氧气及杂质气体，解决难熔材料以及活泼金属材料易被增材过程中氧化的问题，能够提高成型部件质量。

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体为一种用于钼硅硼材料增材制造的除氧装置及方法。

背景技术

钼硅硼合金是一种难熔材料，具有高熔点、高温强度和高硬度等特性，具有十分重要的应用前景。但是由于金属钼的熔点高、成形性能差，对其加工目前只能采用熔铸、粉末冶金等工艺，这些方法工艺复杂，需要昂贵的工装模具，且只能成型相对结构简单的零件，并且在实际应用中发现其致密度有所缺陷，在成型过程中容易受到氧影响。

增材制造是一种新型加工技术，可以直接根据零件的计算机三维模型数据逐层增加材料，能够制造任何复杂形状的物体。对于钛合金、不锈钢、镍基合金等材料的增材制造研究，国内外开展较多，理论与实践经验较为丰富。但是对氧化环境控制较为严格的金属增材制造比较困难，例如钼硅硼的成型，其工艺和方法研究较少，成型质量不高。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种用于增材制造的除氧装置及方法，减少增材制造成型腔氧含量以及氮气含量，提高致密度，保证工件成型质量。

本发明的技术方案为：

所述一种用于增材制造的除氧成型腔，其特征在于：所述除氧成型腔具有两个进气口以及两个排气口，两个进气口分别位于除氧成型腔的上表面和下表面，且两个排气口也分别位于除氧成型腔的上表面和下表面。

所述一种用于增材制造的除氧装置，其特征在于：包括风扇系统、金属熔池、加热系统、排气系统和冷凝控制管路；

所述风扇系统通过封闭管道与金属熔池的进气口连通，能够将增材制造成型腔内气体排送至除氧装置内，金属熔池的出气口与排气系统的排气管连通；所述金属熔池为封闭腔体，采用金属铁作为腔体材料，金属熔池内部放置有金属钠或金属钾；所述加热系统对金属熔池内的金属钠或金属钾进行加热，并能够通过控温装置使金属熔池内的温度保持在设定温度值；所述排气系统的排气管采用金属铁管，能够将除氧后的气体重新排送至增材制造成型腔中；排气管外部缠绕有冷凝控制管路的液冷管，通过循环液冷，能够使金属钠或金属钾蒸汽凝结。

进一步的优选方案，所述一种用于增材制造的除氧装置，其特征在于：风扇系统与金属熔池之间的封闭管道长度不小于15cm。

利用上述除氧成型腔和除氧装置对增材制造成型腔进行除氧的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：关闭除氧成型腔下方进气口以及上方排气口，从除氧成型腔的上方进气口通入氦气，通气一定时间后，关闭上方进气口和下方排气口，打开下方进气口以及上方排气口，并从下方进气口通入氩气，通气一定时间后，关闭所有进气口和上方排气口，对成型腔内抽真空；以此为循环进行排气工作，直到成型腔内氧气含量降至设定要求；

步骤2：打开成型腔的一个排气口并与除氧装置的风扇系统密封连接，打开成型腔的一个进气口并与除氧装置的排气系统密封连接，开启除氧装置的风扇系统，直到成型腔内氧气含量降至设定要求。

有益效果

本发明通过采用成型腔多通道排气系统以及液态活泼金属除氧装置有效去除成型腔内氧气及杂质气体，解决难熔材料以及活泼金属材料易被增材过程中氧化的问题，能够提高成型部件质量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明