[发明专利]一种应用于增材制造的气氛保护装置

说明书

本发明提出一种应用于增材制造的气氛保护装置，可针对当前打印工作的区域进行惰性气氛保护，克服了现有增材制造工艺中气氛保护需要在较大空间内充入惰性气体保护的问题。该气氛保护装置包括架设于粉缸顶部表面的局部粉床防护罩，局部粉床防护罩的下端面为空并作为与粉缸顶部表面的接触面，局部粉床防护罩前、后侧的内壁分别设置有科恩达腔体，科恩达腔体的导气细缝位于局部粉床防护罩下端面；科恩达腔体与粉缸的外边缘保持间距以留出烟尘气流通道；局部粉床防护罩前、后侧的上部设置有进气管和出气管，贯穿科恩达腔体与铺粉区域连通，进气管用于通入惰性气体，并与出气管构成循环管路。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，涉及一种应用于增材制造的气氛保护装置。

背景技术

增材制造(Additive manufacturing，AM)，又被称为“3D打印”，是以数字CAD模型数据为基础，采用类似数学积分的叠加法制造原理，将三维实体的制造降阶为二维截面逐点逐层累制造的方法，实现了三维零件的降维成形，不受形状复杂程度的限制，能够实现任意复杂形状零件的快速、优质、高效、经济、全智能化和全柔性化制造。增材制造是先进制造业的重要组成部分，是近三十年来迅速发展起来的高端数字化制造技术，相对于传统的等材制造(制造过程中ΔM＝0，铸造、锻造等)，减材制造(ΔM0，车铣刨磨钻等)，是一种“自下而上”的材料累加成形的制造方法，体现了信息网络技术与先进材料技术、数字制造技术的密切结合，实现了制造方式从等材、减材到增材的重大转变，改变了传统制造的理念和模式。

金属增材制造是最前沿和最有潜力的增材制造技术，是先进制造技术的重要发展方向。金属增材制造技术中激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)和激光近净成形技术(Laser Engineered Net Shaping,LENS)，近年来得到了快速发展。SLM工艺由于粉末可以起到自支撑作用，可以成形任意复杂的金属构件，但是可成形的零件尺寸较小(一般小于500mm)。而LENS工艺，光斑直径大，可以成形大型构件，但成形件的精度较低，且很难成直接成形复杂的金属构件。工艺熔融沉积制造技术(Fused Deposition Modeling,FDM)是发展最为成熟的非金属增材制造技术之一，其最大的特点在于成本低，效率高，但精度较低、成形速度相对较慢，不适合构建大尺寸复杂零件。

制造大尺寸金属构件是SLM技术长期很难突破的技术瓶颈，这是由于SLM逐层累计铺粉的工艺特点决定了成形缸体的尺寸一定要大于成形零件的截面尺寸，无论成形多大的零件，都需要逐层铺粉激光扫描成形。其中，SLM成形过程中熔池温度极高，需要充入惰性气体保护，以防止成形过程中零件被氧化，成形零件的尺寸越大，需要气体保护的空间也越大；相应的，惰性气体的消耗也较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有增材制造工艺中气氛保护需要在较大空间内充入惰性气体保护的问题，提出一种应用于增材制造的气氛保护装置，可针对当前打印工作的区域进行惰性气氛保护。

本发明的技术方案如下：

该应用于增材制造的气氛保护装置，包括架设于粉缸顶部表面的局部粉床防护罩，局部粉床防护罩的下端面为空并作为与粉缸顶部表面的接触面，所述局部粉床防护罩前、后侧的内壁分别设置有科恩达腔体，科恩达腔体的进气口相应设置于局部粉床防护罩前、后侧面的上部，导气细缝位于局部粉床防护罩下端面；前、后两个科恩达腔体之间的区域为所述局部粉床防护罩内的铺粉区域；科恩达腔体与粉缸的外边缘保持间距以留出烟尘气流通道；局部粉床防护罩前、后侧的上部设置有进气管和出气管，贯穿科恩达腔体与铺粉区域连通，所述进气管用于通入惰性气体，并与出气管构成循环管路。

粉缸可以是环形、圆形、方形等，只要局部粉床防护罩架设在其顶部表面，两侧超出一定距离，满足科恩达腔体与粉缸的外边缘保持间距以留出烟尘气流通道即可。

基于以上方案，本发明还进一步作了如下优化：

局部粉床防护罩的下部的左、右侧面也设置有用于排出烟尘的通道。