[发明专利]一种SLM设备成型腔体的气密性检测系统及其检测方法

说明书

本发明属于金属3D打印领域，并公开了一种用于激光选区熔化(SLM)设备成型腔体的气密性检测系统及其方法，包括成型腔上下腔体、腔体压力传感器、腔体温度传感器、进气压力传感器、进气电磁阀、出气电磁阀、真空电磁阀、真空泵、可编程逻辑控制器(PLC)、工控机、触摸屏，惰性气体进气管路通过进气电磁阀与所述下腔体联通，进气管路上安装有压力传感器，用来测量进气压力；所述下腔体安装有压力传感器和温度传感器，分别用来测量腔体的压力和温度值；出气电磁阀和真空电磁阀安装在所述上腔体上部，真空泵通过真空电磁阀与所述上腔体联通；压力传感器、温度传感器、电磁阀、真空泵均与PLC相连，PLC和触摸屏与工控机相连。本发明结构简单、操作方便。

技术领域

本发明涉及金属3D打印领域，具体涉及一种激光选区熔化设备成型腔体的气密性检测系统及其检测方法。

背景技术

激光选区熔化技术(SLM)目前金属3D打印技术的主要发展方向，该技术基于快速成形的思想，利用激光束逐层选择性地熔化金属粉末，从而实现增量制造。SLM技术具有小批量、个性化的特点，非常适合具有复杂内部结构金属零件的制造。

由于SLM技术是通过高能激光束高温熔化金属粉末来实现增材制造的过程，如果设备成型腔体内部的氧含量不能保持在很低的水平，就会导致金属粉末氧化，使得零件打印失败或者力学性能降低。此外，由于金属粉末中不可避免地会存在碳元素以及其它一些杂质，如果氧含量过高，那么在激光熔化的过程中这些杂质就会燃烧气化产生烟雾污染粉床，并且烟雾附着在振镜保护镜表面还会导致激光能量输入的衰减。

为了保持打印过程中成型腔体内部的微氧环境，通常的做法是在打印开始前首先开启真空泵对成型腔体进行抽真空操作，待成型腔体内部接近真空后关闭真空泵，然后开启进气阀向腔体内部充入氩气等惰性气体。等到成型腔体内部压力达到25mbar-30mbar的微正压状态时，关闭进气阀，打开出气阀，利用压差向外界排气，直到成型腔体内部压力降低到10mbar-15mbar，这时再次打开进气阀充入氩气，直到成型腔体内部压力达到25mbar-30mbar的微正压状态，如此循环进行气体置换直到成型腔体内部氧含量降低到打印规定的水平。

在营造微氧气氛的过程中，如果成型腔体气密性较差会造成两个后果：一是真空泵无法将成型腔体抽至接近真空状态，导致后续气体置换时腔体内部仍旧存有较多氧气，进而使气体置换时间延长，从而增加惰性气体的消耗量；二是在打印过程中外部环境中的氧气会进入到成型腔体内部，破坏打印气氛，降低零件的成型质量。

实际中测量密闭腔体气密性主要采用的是氦质谱仪，但是氦质谱仪只能对设备的单点漏率进行检测，无法对设备的整体气密性进行全面的评估，而且由于成型腔体体积较大，采用氦质谱仪进行单点气密性检测时很可能无法检出泄漏点，从而导致对腔体气密性的错误判断。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种SLM设备成型腔体的气密性检测系统及其方法，解决了氦质谱仪进行单点气密性检测时泄漏点漏检的问题，并且能够对设备成型腔体的整体气密性进行有效的评估。

本发明所采用的技术方案是：一种SLM设备成型腔体的气密性检测系统，包括上腔体、下腔体、压力传感器、温度传感器、进气压力传感器、进气电磁阀、出气电磁阀、真空电磁阀、真空泵、可编程逻辑控制器、工控机、触摸屏，其中，所述上腔体、下腔体之间联通；所述惰性气体进气管路通过进气电磁阀与下腔体联通，进气管路上安装有进气压力传感器，用来测量进气压力；所述下腔体安装有压力传感器和温度传感器，分别用来测量腔体的压力和温度值；所述出气电磁阀和真空电磁阀安装于上腔体上部，真空泵通过真空电磁阀与上腔体联通；所述压力传感器、温度传感器、出气电磁阀、真空电磁阀、真空泵均与可编程逻辑控制器相连，可编程逻辑控制器和触摸屏与工控机相连。

进一步，所述上腔体、下腔体之间通过管路联通。

进一步，所述压力传感器和温度传感器通过G1/2螺纹安装于下腔体上，螺纹上缠有生胶带。