[發(fā)明專利]一種回收金屬增材制造基板上殘留粉末的方法及裝置

有效

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• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105170988B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王迪;楊永強;白玉超
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B22F9/04
• 分類號: B22F9/04;B22F3/105;B22F3/115
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉末材料的增材制造領(lǐng)域，尤其涉及一種回收金屬增材制造基板上殘留粉末的方法及裝置。

背景技術(shù)

增材制造又俗稱3D打印，是通過CAD設(shè)計數(shù)據(jù)采用材料逐層累加的方法制造實體零件的技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的材料去除(切削加工)技術(shù)，是一種“自下而上”材料累加的制造方法。相比傳統(tǒng)制造技術(shù)，增材制造具有能夠成型復(fù)雜形狀零件、成型精度高、節(jié)約材料等優(yōu)點。

增材制造的成型材料根據(jù)形態(tài)的不同可以分為粉末材料、線狀材料和液體材料三大類，其中粉末成型材料包括金屬粉末、陶瓷粉末和聚乙烯等高分子粉末材料，粉末材料有利于增材制造的精密成型，而且材料能夠循環(huán)利用，被廣泛應(yīng)用于激光選區(qū)熔化、激光選區(qū)燒結(jié)、電子束選區(qū)熔化等增材制造方法中。

激光選區(qū)熔化和電子束選區(qū)熔化這些增材制造技術(shù)采用的都是粉末預(yù)置式的成型方法，即在成型過程中先將粉末均勻地鋪在成型基板上，用激光或電子束熔化完一層之后，再鋪一層粉，逐層累加，直到零件加工完成。加工結(jié)束后，零件會被粉末覆蓋，需要將零件周圍的粉末用刷子掃走，這些多余的粉末還可以循環(huán)使用。但是對于形狀復(fù)雜的自由曲面零件、多孔結(jié)構(gòu)零件和中空結(jié)構(gòu)零件，加工時為了能夠順利成型，需要添加很多支撐。這些零件加工結(jié)束后，零件底部和支撐之間會殘留很多粉末，而且較難去除。

目前去除這類基板殘留粉末的方法通常是將基板取出，用錘子敲擊基板的側(cè)面和背面，使粉末抖落；或者用高壓氣槍對著基板表面吹氣，吹走殘留粉末。這樣去除殘留粉末存在以下的缺點：第一，用錘敲擊基板或者用壓縮氣體吹基板的時候，殘留粉末會揚起，四處飛散，對環(huán)境造成污染，還容易對操作人員造成傷害；第二，這樣的操作方法較難徹底清除零件底部的殘留粉末，而且飛揚的粉末得不到回收，浪費了材料；第三，對于鈦合金這類活性金屬粉末，若暴露在空氣中操作，會使粉末發(fā)生氧化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單實用的回收金屬增材制造基板上殘留粉末的方法及裝置。克服了現(xiàn)有技術(shù)中成型零件和基板間隙之間，以及成型零件的支撐部分內(nèi)部的殘留粉末很難取出的技術(shù)問題。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種回收金屬增材制造基板上殘留粉末的裝置，包括密封倉1、設(shè)置在密封倉1外部的氣動振動器6、設(shè)置在密封倉1內(nèi)側(cè)壁上的用于傳遞振動的振動夾持部件，振動夾持部件連接氣動振動器6，振動夾持部件用于夾持成型件11的基板10、并向基板10提供機械振動；

所述密封倉1內(nèi)振動夾持部件上方側(cè)壁設(shè)置有高壓氣槍3和惰性氣體進(jìn)氣口4，高壓氣槍3和惰性氣體進(jìn)氣口4分別連接外部的惰性氣體儲存罐2。

所述振動夾持部件包括轉(zhuǎn)動連接桿8、用于夾持基板10的基板振動夾具9，所述轉(zhuǎn)動連接桿8設(shè)置在密封倉1的側(cè)壁上，為基板振動夾具9提供機械振動。

所述密封倉1的底部設(shè)置有粉末回收裝置。

所述粉末回收裝置包括粉末振動過濾篩15、用于回收粉末中雜質(zhì)17的雜質(zhì)回收筒16、用于收集由粉末振動過濾篩15篩落下來的粉末回收筒18。

所述雜質(zhì)回收筒16的回收口設(shè)有一開關(guān)。

所述密封倉1的下部側(cè)壁上設(shè)置有氧含量監(jiān)測儀13和除塵排氣口14。

所述密封倉1的底部呈漏斗形結(jié)構(gòu)；密封倉1的頂部具有一活動的密封蓋1-1；密封倉1的側(cè)壁上設(shè)有一手套箱入口5，所述氣動振動器6具有一個人機交互操作屏7。

回收金屬增材制造基板上殘留粉末的方法如下：

第一步：增材制造成型結(jié)束后，取下基板10；打開密封蓋1-1，將基板10固定在基板振動夾具9上后關(guān)閉密封蓋板1-1，打開惰性氣體儲存罐2的閥門，向密封倉1內(nèi)部通入惰性保護(hù)氣體，觀察密封倉1內(nèi)氧含量監(jiān)測儀13的讀數(shù)變化；

若回收的粉末是非活性金屬粉末，則通入N2作為保護(hù)氣體，若回收的粉末是活性金屬粉末，則通入Ar作為保護(hù)氣體；

第二步：待密封倉1內(nèi)氧含量濃度低于0.8％時，打開氣動振動器6，通過人機交互操作屏7調(diào)節(jié)氣動振動器6的頻率，使基板10的振動頻率在100HZ～150HZ之間，過粉末振動過濾篩15的振動頻率在50HZ～100HZ之間；使可通過粉末振動過濾篩15的可循環(huán)利用的粉末落入到粉末回收筒18中；