[發明專利]一種用于金屬激光增材制造的模塊化箱體

有效

• 申請號: 201610594603.8
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN106041082B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 楊光;馮志國;欽蘭云;王維;卞宏友;李長富
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于激光增材制造技術領域，特別是涉及一種用于金屬激光增材制造的模塊化箱體。

背景技術

激光增材制造技術(Laser Additive Manufacturing，簡稱LAM，俗稱3D打印技術)，是以合金粉末為原料，通過高功率激光對合金粉末進行原位熔化，并使熔融狀態的合金粉末快速凝固并逐級沉積來制造實體零件。

激光增材制造技術的原理為：首先利用計算機三維軟件設計出零件的三維模型，然后在計算機中對三維模型進行分層切片處理，使三維模型離散化為一系列的二維層面，最后利用激光進行逐層掃描并逐層添加合金粉末，最終將三維模型零件轉換成實體零件。

從復雜形狀的零件制造來看，激光增材制造技術與傳統制造技術相比具有無法比擬的優點，其可實現近凈成形，更加節約材料，無需模具和專用夾具，生產周期短且效率高，所制造的零件具有優異的力學性能，因此，在航空航天領域內，被越來越頻繁的用于鈦合金零件的快速制造。

對于鈦合金，其具有比強度高、耐腐蝕性好、耐熱性高及生物活性良好等特點，近年來已被廣泛應用與航空航天領域，特別是利用激光增材制造技術來生產鈦合金零件。在鈦合金零件制造過程中，由于鈦合金粉末在熔融狀態下具有高氧化和氮化傾向，因此必須進行有效的防氧化保護，而防氧化保護又是保證鈦合金零件性能的關鍵。

為了改善鈦合金零件在制造過程中的沉積效果，以提高沉積質量，所采用的防氧化保護手段通常體現為一個密閉氣氛保護箱體，如公開號為CN105659769B的中國專利，在密閉氣氛保護箱體內充滿有惰性氣體，而鈦合金零件被放置于密閉氣氛保護箱體內。

為了滿足鈦合金零件制造過程中的氣氛保護環境要求，首先利用真空泵對密閉氣氛保護箱體內部進行抽真空操作，然后再向密閉氣氛保護箱體內充入惰性氣體，且抽真空過程和充入惰性氣體過程需要往復進行多次，直到密閉氣氛保護箱體內的氣氛保護環境達到要求，之后方可開始鈦合金零件的制造過程。

但是，采用現有的密閉氣氛保護箱體后，僅單次抽真空過程就需要花費大量的抽氣時間，而且在之后的抽真空過程中，更需要將整箱的惰性氣體完全抽排掉，在經過了多次的抽氣和充氣過程后，惰性氣體的消耗量是非常之高的，這顯著了增加鈦合金零件的制造成本。再有，現有的密閉氣氛保護箱體受到自身尺寸的限制，對于已經超過其適用尺寸范圍的鈦合金零件將無能為力，只能被迫更換具有更大尺寸的密閉氣氛保護箱體，這直接導致了設備成本的增加。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種用于金屬激光增材制造的模塊化箱體，能夠顯著降低惰性氣體的消耗量，同時顯著縮短抽氣時間，零件制造尺寸的適用范圍更大，有效節省零件制造成本和設備成本。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種用于金屬激光增材制造的模塊化箱體，包括剛性箱體及柔性箱體，在所述剛性箱體的一面箱壁上開設有一處預留孔，柔性箱體的箱口通過預留孔與剛性箱體密封連通，在預留孔外側的剛性箱體上設置有可拆卸的密封隔離板；在所述剛性箱體的箱壁上設置有抽氣口及充氣口，在剛性箱體內部安裝有激光增材制造設備。

所述抽氣口外接有真空泵，在抽氣口與真空泵之間的氣路上加裝有第一閥門；所述充氣口外接有惰性氣體氣源，在充氣口與惰性氣體氣源之間的氣路上加裝有第二閥門。

所述剛性箱體外接有惰性氣體自循環凈化系統，惰性氣體自循環凈化系統包括氧分析儀、風機、除氧器、除塵器及冷卻器，所述風機的進氣端通過氧分析儀與剛性箱體內部密封連通，風機的出氣端依次通過除氧器、除塵器及冷卻器與剛性箱體內部密封連通。

本發明的有益效果：

本發明與現有技術相比，能夠顯著降低惰性氣體的消耗量，同時顯著縮短抽氣時間，零件制造尺寸的適用范圍更大，有效節省零件制造成本和設備成本。

附圖說明

圖1為本發明的一種用于金屬激光增材制造的模塊化箱體(抽氣完成時)結構原理圖；

圖2為本發明的一種用于金屬激光增材制造的模塊化箱體(氣氛保護環境要求下充氣完成時)結構原理圖；

圖3為本發明的一種用于金屬激光增材制造的模塊化箱體(氣氛保護環境要求下充氣完成至空間擴展狀態時)結構原理圖；

圖中，1—剛性箱體，2—柔性箱體，3—預留孔，4—密封隔離板，5—抽氣口，6—充氣口，7—激光增材制造設備，8—真空泵，9—第一閥門，10—惰性氣體氣源，11—第二閥門，12—氧分析儀，13—風機，14—除氧器，15—除塵器，16—冷卻器。

具體實施方式