粉床熔融金属增材制造设备的制作方法

本实用新型属于增材制造技术领域，具体涉及一种粉床熔融金属增材制造设备。

背景技术：

现有技术的粉床熔融金属增材制造工艺在工件建造的过程中，都需要在主体设备工作腔体内充入保护气体，使得腔体内氧含量浓度保持在某一设定值以下。同时在烧结平面上，也需要一直保持有气流，持续带走激光烧结过程中产生的烟尘和氧化物等杂质，以保证工件的烧结质量。然而，烧结平面上的气流如果不能很好的控制其强度和速度，例如，气流强度太大，则可能会带走烧结平面的粉末，进而影响了粉床熔融金属增材制造设备烧结工件的质量。因此，如何很好地控制烧结平面上气流的强度和速度已成为粉床熔融金属增材制造技术的重要问题，亟需人们解决。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种实现烧结表面的气流均衡性的最优化，从而获得打印工件的最佳质量的粉床熔融金属增材制造设备。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种粉床熔融金属增材制造设备，包括气体供应源、工作腔体和过滤集尘系统，所述气体供应源用于提供保护气体，以使该保护气体通过至少一个进气口向工作腔体充入，所述过滤集尘系统用于通过至少一个气体出口接收工作腔体输入的含有杂质的保护气体，并对含有杂质的保护气体进行过滤处理，且将处理后的保护气体通过至少一个气体入口回收至工作腔体，在至少一个气体入口与过滤集尘系统之间设有截面为多孔状的气流均衡器。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述气流均衡器为直管形状或弯管形状，且气流均衡器设置在靠近烧结平面且位于烧结平面上方的气体入口附近，以将处理后的保护气体进行均衡后提供给烧结平面。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述气流均衡器为圆形或方形的柱状体，且柱状体内设有若干个第一通孔，以实现柱状体两端的气体相通。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述柱状体的两端自端面向内部，并沿轴向方向分别开设有第一空腔和第二空腔。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述气流均衡器由若干层截面构成，且每层截面上设有若干个第二通孔，以实现气流均衡器两端的气体相通。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述相邻层截面上的第二通孔错开设置。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述每一层截面上设有至少一种形状的第二通孔。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述第二通孔的形状为圆形、六边形或四边形。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述气体入口与过滤集尘系统之间通过管道连接，所述气流均衡器设置于该管道内。

作为本实用新型的进一步优选方案，所述气体入口与过滤集尘系统之间通过第一管道和第二管道连接，所述气流均衡器设置于第一管道和第二管道之间。

本实用新型的粉床熔融金属增材制造设备，通过包括气体供应源、工作腔体和过滤集尘系统，所述气体供应源用于提供保护气体，以使该保护气体通过至少一个进气口向工作腔体充入，所述过滤集尘系统用于通过至少一个气体出口接收工作腔体输入的含有杂质的保护气体，并对含有杂质的保护气体进行过滤处理，且将处理后的保护气体通过至少一个气体入口回收至工作腔体，在至少一个气体入口与过滤集尘系统之间设有截面为多孔状的气流均衡器，使得本实用新型可通过气流均衡器的设置获得更稳定的工作腔体内部的流场，从而优化了烧结平面气流的整体均衡性，即更好地带走烧结过程中产生的烟雾，颗粒物和氧化物等杂质，完成工件的高质量烧结。

附图说明

图1为本实用新型粉床熔融金属增材制造设备提供的结构原理图；

图2为本实用新型粉床熔融金属增材制造设备提供的一实施例的正视图；

图3为本实用新型粉床熔融金属增材制造设备提供的一实施例的俯视图；

图4为本实用新型粉床熔融金属增材制造设备提供的一实施例的截面放大图；

图5为本实用新型粉床熔融金属增材制造设备提供的另一实施例的正视图；

图6为图5的A-A剖视图。

图中附图标记如下：

1、振镜，2、激光，3、工作腔体，4、进气口，5、气体入口，6、成型缸，7、气体出口，8、过滤集尘系统，9、气流均衡器，10、烧结平面，11、第一通孔，12、第二通孔。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。

如图1所示，粉床熔融金属增材制造设备包括气体供应源、工作腔体3和过滤集尘系统8，所述气体供应源用于提供保护气体，以使该保护气体通过至少一个进气口4向工作腔体3充入，所述过滤集尘系统8用于通过至少一个气体出口7接收工作腔体3输入的含有杂质的保护气体，并对含有杂质的保护气体进行过滤处理，且将处理后的保护气体通过至少一个气体入口5回收至工作腔体3，在至少一个气体入口5与过滤集尘系统8之间设有呈蜂窝状的气流均衡器9。

具体地，工作腔体3是粉床熔融金属增材制造设备（如选择性激光2烧结金属增材制造设备）的工件成型腔体，成型过程中需持续有保护气体循环，以保证工作腔体3内的氧含量浓度在设定的参数以下。进气口4是保护气体由气体供应源输入工作腔体3的位置，其可以设置多个不同流量可控的输入口。在烧结过程中，激光2在振镜1的控制下熔融选定区域金属粉末实现工件的逐步成型。过滤集尘系统8在烧结过程中不断循环清洁保护气体，除去烧结过程中产生的各种杂质。两个气体入口5连接过滤集尘系统8，以当通过过滤集尘系统8清洁后的保护气体通过两个气体入口5为工作腔体3不断输入洁净的保护气体。气体出口7连接过滤集尘系统8，以不断将工作腔体3内含杂质的保护气体输入过滤集尘系统8进行循环清洁。

具体地，所述气流均衡器9为直管形状或弯管形状，且优选地，气流均衡器9设置在靠近烧结平面10且位于烧结平面10上方的气体入口5附近，以将处理后的保护气体进行均衡后提供给烧结平面10。这样使得在工件烧结过程中，位于烧结平面10附近的气体入口5与气体出口7在烧结平面10上形成一个保护气体流场。作为本实用新型的进一步优选方案，气流均衡器9位于气体入口5的会对气流产生较大紊流或乱流的管道拐弯处，这样通过气流均衡器9的处理，可实现烧结平面10上的保护气体流场的最优化，从而保证了烧结平面10上不同位置的气体流速相差不大，都在设定标准区域以内。

作为本实用新型的一种实施方式，如图2和图3所示，所述气流均衡器9为圆柱形，且由若干层截面构成，且每层截面上设有若干个第二通孔12，以实现气流均衡器9两端的气体相通。具体地，所述相邻层截面上的第二通孔12错开设置，当然，也可以使得所有层的截面结构相同，以使相邻层截面上的第二通孔12呈一一对应关系。所述第二通孔12的形状为圆形、六边形或四边形等。另外，所有层的截面上设有的第二通孔12形状也可以不同，例如，第一层截面上设有的第二通孔12形状为圆形，第二层截面上设有的第二通孔12形状为六边形（如图4所示）；而且，所述每一层截面上设有至少一种形状的第二通孔12，即第一层截面上可同时设有不同形状的第二通孔12，如包括六边形和圆形，第二层截面的第二通孔12形状可同时包括六边形和圆形等。总之，设计人员可根据设计需要，在气流均衡器9的每一层截面上选用不同的第二通孔12形状，或者多种第二通孔12形状在同一截面上使用。且相邻层之间的间距可根据实际情况进行调整，多层截面也可选择不同通孔形状或者多种通孔形状配合使用，以达到更优化的流场均衡效果。

作为本实用新型的另一种实施方式，如图5和图6所示，所述气流均衡器9为方形的柱状体，且柱状体内设有若干个第一通孔11，以实现柱状体两端的气体相通，所述柱状体的两端自端面向内部，并沿轴向方向分别开设有第一空腔和第二空腔，具体地，第一空腔和第二空腔的高度可相等，当然也可以不相等，且第一空腔和第二空腔的形状也可以相同或不同，其具体可根据设计需要具体设定。同理，所示第一通孔11为圆形，当然其还可以为六边形等，也可以为两种或两种以上形状的组合使用，在此不做具体限定。

具体地，所述气体入口5与过滤集尘系统8之间通过管道连接，所述气流均衡器9设置于该管道内。当然，作为本实用新型的一种优选实施方式，所述气体入口5与过滤集尘系统8之间通过第一管道和第二管道连接，所述气流均衡器9设置于第一管道和第二管道之间，气流均衡器9的两端设有法兰连接面，其分别用于与第一管道和第二管道密封相连。该安装方式可便于气流均衡器9的拆装与维护。

本实用新型的粉床熔融金属增材制造设备，在现有的工作腔体3内风场管路系统的基础上，在不同位置增加了单个或多个相同或不同的气流均衡器9，从而可对工作腔体内的流场达到更优化的控制，实现烧结平面10上的流场的更均衡化，更高效的去除烧结过程中产生的杂质，获得高的工件质量，同时可以减少粉末材料的使用与损耗。

以上实施例仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均应属于本实用新型的保护范围。应当指出，在不脱离本实用新型原理前提下的若干修改和修饰，应视为本实用新型的保护范围。