[发明专利]一种吹除飞溅金属颗粒和烟尘的装置及其控制方法

说明书

3D打印过程中，激光扫描金属粉末床会产生一些飞溅金属颗粒和烟尘。本发明提供了一种吹除飞溅金属颗粒和烟尘的装置及其控制方法，该装置包括刮刀、贯流风机、集粉槽、供粉缸、成型缸以及气体循环系统。风机安装在刮刀上，利用贯流风机提供的水平方向上均匀稳定的风场，吹除激光扫描金属粉末床过程中产生的飞溅金属颗粒和烟尘，防止金属颗粒落在激光扫描区域，影响本次激光扫描金属粉末熔池质量和下次刮刀铺粉效果；密度较大的颗粒落进集粉槽，密度较小的颗粒以及烟尘被抽进吸风口。

技术领域：

本发明属于3d打印技术领域，特别涉及一种吹除3的打印过层中飞溅金属颗粒和烟尘的装置，还涉及吹扫的控制方法。

背景技术：

激光选取熔化技术（SLM）是利用聚焦激光束，将金属粉末逐层选区熔化，堆积成一个冶金结合、组织致密的实体。具体是通过扫描振镜控制激光束根据路径信息选择性地熔化金属粉末，未被激光照射区域的粉末依然保持原有的松散状态。加工完这一层之后，供粉缸上升一定高度，成型缸降落一个层厚的高度，刮刀运动将供粉缸上升抬起的粉末平铺在成型区域，进行下一层加工。

在常规气体循环系统中，往往会因为仓内的吹风口离激光扫描区域远或风速在成型平面范围内不均匀，导致金属粉末床的一些区域因为风速过高而造成非飞溅金属粉末被吹走，或一些区域因为风速过低，不能把激光扫描粉末床过程中产生的飞溅金属颗粒吹走，大量落在粉末床上，造成本次激光扫描平面不平整，也会影响下次铺粉效果。因此有必要提出一种新的吹除这些飞溅颗粒和烟尘的装置以及方法。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种吹除飞溅金属颗粒和烟尘的装置，从而克服上述现有技术中的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种吹除飞溅金属颗粒和烟尘的装置，安装在金属打印仓的上部，金属打印仓为一个密封的仓体；

金属打印仓的底部按照工作顺序依次挂载有开口的供粉缸、成型缸和集粉缸，刮刀在供粉缸、成型缸和集粉缸的开口之间往返运动、用于将供粉缸中的金属粉末依次运往成型缸、集粉缸；

激光从金属打印仓的上部投射到成型缸的正上方对金属颗粒进行局部熔化；

该装置主要由气体循环系统和贯流风机组成，气体循环系统安装在金属打印仓的侧壁包括至少一个吹风口和一个吸风口，用于将漂浮在金属打印仓中的金属颗粒按照供粉缸、成型缸和集粉缸的排列方向吹出金属打印仓外；贯流风机安装在刮刀上，贯流风机的出风口平行于刮刀的运动平面并且贯流风机的出风方向与气体循环系统的气流运动方向基本一致。出风口吹来的风可以在激光扫描粉末过程中，起到吹除部分飞溅起来颗粒和烟尘的作用。

优选地，上述技术方案中，所述气体循环系统包括设于供粉缸一侧的气体循环系统吹风口、以及置于集粉缸一侧的气体循环系统吸风口，当所述气体循环系统吹风口吹出一定流速的气流、气体循环系统吸风口产生一定压力的负压吸风时、所述金属打印仓内形成一个单向清洁风道。

优选地，上述技术方案中，以金属打印仓的底部为基准、气体循环系统吹风口的高度高于气体循环系统吸风口的高度。

优选地，上述技术方案中，以金属打印仓的底部为基准、贯流风机的出风口的高度与气体循环系统吸风口的高度基本一致。

优选地，上述技术方案中，贯流风机长度不小于成型区域的长度。

优选地，上述技术方案中，气体循环系统和贯流风机吹出的气体为具有一定清洁度的惰性气体。可以为整个仓室提供惰性保护气体，防止激光扫描金属粉末过程中熔池氧化。

优选地，上述技术方案中，气体循环系统和贯流风机的出风量可由各自的控制系统调节。风机转速由控制电源调节，根据飞溅颗粒和烟尘实际吹除效果调节风速，保证既可以把整个成型面的飞溅颗粒和烟尘全部吹走，又不会把粉末床上未扫描粉末吹走。