3D打印金属工件高真空热处理设备的制作方法

本实用新型涉及熔炼炉领域，尤其涉及一种3D打印金属工件高真空热处理设备。

背景技术：

3D打印技术又被称为快速原型技术，已有30多年的历史，近年来3D打印技术获得突破性进展和广泛应用。3D打印技术通过把零件沿着某一方向分隔多个薄片的方式,进而把三维零件分成二维的具有一定厚度的片体单元，实现复杂零件的简单堆积制造。3D打印技术可以制造金属、陶瓷、塑料等金属和非金属材料。

在3D打印金属工件的工艺中，往往需要高真空热处理设备进行高真空热处理。高真空热处理的过程中，由于设备的加热炉内温度很高，通常在内部设置氧化铝层进行隔热，而氧化铝层中含有一定的空气，导致加热炉抽真空时间较长，真空度不佳，并且氧化铝层容易掉粉，从而污染炉内环境。

技术实现要素：

基于此，针对上述技术问题，提供一种3D打印金属工件高真空热处理设备。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种3D打印金属工件高真空热处理设备，包括加热炉以及与所述加热炉连接的抽真空系统，所述加热炉包括炉体以及与所述炉体配合的炉门，所述炉体包括炉壳、炉膛以及电加热元件，所述炉壳的一端形成炉口，另一端为封闭端，呈筒状，所述炉膛包括径向间隔同心布置的多片柱状隔热片，所述柱状隔热片同心固定于所述炉壳内，该柱状隔热片的内表面为镜面，所述电加热元件设于所述炉膛内，且其两端分别与电极连接，所述炉门包括封头以及隔热前屏，所述隔热前屏包括多片盘状隔热片，所述多片盘状隔热片同心前后叠加固定于所述封头的内侧，所述盘状隔热片朝向所述炉体的面为镜面。

所述电加热元件呈螺旋带状，且通过多个径向的陶瓷固定件与所述炉膛径向间隔固定。

所述电加热元件包括轴向分布且同心的多个电加热环，所述电加热环呈C形，所述多个电加热环在端部依次串联。

相邻柱状隔热片之间设有陶瓷垫片，形成5mm的间隙。

所述炉体还包括呈筒状的安装壳，其与所述炉壳同心，所述安装壳的一端为封闭端，该封闭端与所述炉壳的封闭端固定，所述多片柱状隔热片同心设于所述安装壳内，所述陶瓷固定件一端与安装壳固定，另一端穿过柱状隔热片以及电加热元件，并与柱状隔热片以及电加热元件固定。

所述电极包括电极杆、焊接管、密封法兰、电极盖、进水管、出水管以及铜连接片，所述电极杆的前端径向穿入所述炉体内，其后端具有向前延伸的水冷盲孔，所述电极杆由焊接于所述炉体上的焊接管支撑，并由密封法兰密封，所述密封法兰与焊接管轴向固定，所述电极盖固定于所述电极杆的后端，其中心处具有供所述进水管伸入的第一孔，其下侧具有供所述出水管伸入的第二孔，所述进水管经所述第一孔伸入所述水冷盲孔内，所述出水管经所述第二孔伸入所述电极盖内，所述铜连接片与所述电极杆连接。

所述柱状隔热片为9片，位于内侧的4片柱状隔热片为钼片，其余5片柱状隔热片为不锈钢片，所述盘状隔热片为9片，靠近炉口的前4片盘状隔热片为钼片，其余5片盘状隔热片为不锈钢片，所述电加热元件为钼材质。

所述炉壳在其炉口边缘具有第一法兰，所述第一法兰上具有同心径向布置的两条环形的密封槽，所述密封槽内设有密封圈，所述第一法兰上具有位于两条密封槽之间的抽气孔，所述炉门还包括与所述第一法兰配合的第二法兰以及与所述封头内侧固定的安装盘，所述第二法兰固定于所述封头上，其周围具有用于与机柜的封板锁紧的锁紧头，所述多片盘状隔热片固定于所述安装盘上，所述炉壳以及封头均具有水冷夹层。

所述抽真空系统包括真空泵、分子泵以及真空挡板阀，所述真空泵与所述分子泵连接，所述分子泵通过真空挡板阀与所述炉体连接。

本方案还包括控制系统，所述控制系统与所述加热炉以及抽真空系统连接。

本实用新型加热炉内采用具有镜面的柱状隔热片以及盘状隔热片进行隔热，炉内真空度高、洁净度高，并且抽真空快。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式本实用新型进行详细说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的加热炉与抽真空系统的连接结构示意图；

图3为本实用新型的加热炉的结构示意图；

图4为本实用新型的炉体的立体结构示意图；

图5为本实用新型的炉体的侧视结构示意图；

图6为图5在A处的局部放大图；

图7为本实用新型的电加热元件的结构示意图；

图8为本实用新型的炉门的结构示意图；

图9为本实用新型的电极的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种3D打印金属工件高真空热处理设备，包括机柜1100、加热炉1200、抽真空系统1300以及控制系统1400。

机柜1100由机架以及连接于机架四周的封板以及柜门构成，其具有左中右三个部分，加热炉1200设于中部，抽真空系统1300设于右部，控制系统1400设于左部。

如图3所示，加热炉1200包括炉体1210以及与炉体1210配合的炉门1220。

如图4以及图5所示，炉体1210包括炉壳1211、安装壳1212、炉膛1213以及电加热元件1214。

炉壳1211以及安装壳1212均水平前后布置，炉壳1211前端形成炉口，后端为封闭端，呈筒状。

安装壳1212呈筒状，其与炉壳1211同心，安装壳1212的一端为封闭端，该封闭端与炉壳1211的封闭端固定。

炉膛1213包括径向间隔同心布置的多片柱状隔热片1213a，柱状隔热片1213a水平前后布置，且通过多个径向的陶瓷固定件同心设于安装壳1212内，从而间接与炉壳1211同心固定，该柱状隔热片1212a的内表面为镜面，镜面可以反射热量，并且相邻柱状隔热片1213a之间的空气起到隔热的作用，使得炉膛1213的隔热性能优良。

较佳的，相邻柱状隔热片1213a之间设有陶瓷垫片，形成5mm的间隙。

电加热元件1214设于炉膛1213内，且其两端分别与电极1230连接。

如图7所示，在本实施例中，电加热元件1214呈螺旋带状，且通过上述多个径向的陶瓷固定件与炉膛1213径向间隔固定。

具体地，电加热元件1214包括轴向分布且同心的多个电加热环1214a，电加热环1214a呈C形，多个电加热环1214a在端部依次通过电连接片1214b串联。

其中，上述陶瓷固定件一端与安装壳1212固定，另一端穿过柱状隔热片1213a以及电加热元件1214，并与柱状隔热片1213a以及电加热元件1214固定。

电加热元件1214采用钼材质。

如图9所示，在本实施例中，电极1230包括电极杆1231、焊接管1232、密封法兰1233、电极盖1234、进水管1235、出水管1236以及铜连接片1237。

电极杆1231的前端径向穿入炉体1210内，其后端具有向前延伸的水冷盲孔，电极杆1231由焊接于炉体1210上的焊接管1232支撑，并由密封法兰1233密封，密封法兰1233与焊接管1232轴向固定，电极盖1234固定于电极杆1231的后端，其中心处具有供进水管1235伸入的第一孔，其下侧具有供出水管1236伸入的第二孔，进水管1235经第一孔伸入水冷盲孔内，出水管1236经第二孔伸入电极盖1234内，铜连接片1237与电极杆1231连接，这样可以通过水冷降低电极杆1231的温度。

如图8所示，炉门1220包括封头1221以及隔热前屏1222，隔热前屏1222包括多片盘状隔热片1222a，多片盘状隔热片1222a同心前后叠加固定于封头1221的内侧，盘状隔热片1222a朝向炉体1210的面为镜面，镜面可以反射热量，使得炉门1220的隔热性能优良。

具体地，柱状隔热片1213a为9片，位于内侧的4片柱状隔热片为钼片，其余5片柱状隔热片为不锈钢片，盘状隔热片1222a为9片，靠近炉口的前4片盘状隔热片为钼片，其余5片盘状隔热片为不锈钢片。

本实用新型加热炉内采用具有镜面的柱状隔热片以及盘状隔热片进行隔热，炉内真空度高、洁净度高，并且抽真空快。

炉壳1211在其炉口边缘具有第一法兰1211a，第一法兰1211a上具有同心径向布置的两条环形的密封槽1211b，密封槽1211b内设有密封圈，第一法兰1211a上具有位于两条密封槽1211b之间的抽气孔1211c，参见图5以及图6；相应的，炉门1220具有与第一法兰1211a配合的第二法兰1223以及与封头1221内侧固定的安装盘1224，第二法兰1223固定于封头1221上，其周围具有用于与机柜1100中部的封板锁紧的锁紧头1223a，多片盘状隔热片1222a固定于安装盘上1224。

在本实施例中，炉门1220固定于旋转臂上，该旋转臂的两端分别与机架以及炉门1220铰接，这样可以保证炉门1220的法兰面与炉体1210的法兰面保持水平。

为了进一步提高隔热能力，炉壳1211以及封头1221均具有水冷夹层。

具体地，炉壳1211由内炉壳以及外炉壳构成，两者之间为水冷夹层；封头1221由内封头以及外封头构成，两者之间为水冷夹层，除了提高隔热能力以外，还能防止密封槽1211b内的密封圈因高温而损坏。

如图2所示，抽真空系统1300与加热炉1200连接，其包括真空泵1310、分子泵1320以及真空挡板阀1330，真空泵1310与分子泵1320连接，分子泵1320通过真空挡板阀1330与炉体1210连接。

控制系统1400与加热炉1200以及抽真空系统1300连接，其包括控制器1410、触摸屏1420、温控仪表1430、真空检测仪1440、分子泵启动仪1450、电流表1460以及电压表1470，控制器1410与加热炉1200以及抽真空系统1300连接，触摸屏1420、电流表1460以及电压表1470与控制器1410连接，温控仪表1430以及真空检测仪1440均与加热炉1200连接，分子泵启动仪1450与分子泵1320连接。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。