[實用新型]一種激光選區熔化低氧氣氛循環凈化系統

有效

• 申請號: 201820155394.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN207756918U
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 張遠明;阮亮;呂東喜;谷明輝
• 申請（專利權）人: 寧波藍野醫療器械有限公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京君恒知識產權代理事務所(普通合伙) 11466
• 代理人: 鄭黎明

本實用新型公開了一種激光選區熔化低氧氣氛循環凈化系統，包括內部設置有刮刀的密閉成型腔，密閉成型腔一側腔壁上設置有激光窗口片保護單元，循環凈化單元以及監控單元均通過連接結構與密閉成型腔連通，該系統能快速排氧且能根據實際需求設置密閉腔內氧含量濃度和壓力區間，實時監控密閉腔體內的氧含量和壓力，保證密閉腔內處于低氧恒壓的狀態，并將打印過程中產生的煙霧和雜質過濾，凈化的氣體用于循環，保證金屬粉末不受污染，提高了零件成型質量，本實用新型可直接利用循環氣體，不需要外加氣源，保護激光窗口片不受污染，延長了使用壽命，而且成本低廉。

技術領域

本發明涉及增材制造研究領域，具體地涉及一種激光選區熔化低氧氣氛循環凈化系統。

背景技術

激光選區熔化技術(Selective Laser Melting, SLM)是一種利用高功率密度的激光束熔化金屬粉末直接成型的新型激光快速成形技術，該技術能直接制造組織致密、機械性能良好、高精度的金屬零部件，是快速原型制造技術的最新發展形式之一。

在激光選區熔化加工成型過程當中，若環境中含有高氧，金屬粉末在激光輻射熔化后會與氧氣接觸發生氧化，甚至燃燒。當金屬粉末中含有C、Si、Mn、Ti和Ca等元素時，它們會更容易與氧結合行成穩定的雜質相，嚴重影響金屬成型件的質量。因此，在進行激光選區熔化加工成型時，需要向加工環境通入氮氣或者氬氣等惰性氣體進行保護，防止高溫氧化。同時，在加工工程中發現即使在保護環境下，激光與金屬粉末作用的瞬間會產生金屬飛濺和煙霧，當飛濺的金屬氧化物和煙霧彌漫到整個成型室時，不僅會對金屬粉末產生污染，直接影響零件成型質量，還會污染激光窗口片。當激光窗口片污染后，窗口片透視率會降低，直接導致激光輻照到金屬粉末表面的功率不足，金屬粉末熔化不充分，影響金屬零件的成型質量和成型效率，嚴重時甚至會導致無法成型。同時，由于煙塵附著在窗口片上，窗口片會吸收大量的激光能量，致使窗口片發熱甚至開裂，嚴重影響激光窗口片了的使用壽命。

因此，在激光選區熔化加工成型過程中，為其提供一個低氧且無煙霧的成型環境十分必要。目前，激光選區熔化設備基本上采用的都是直接一直向成型室內通入高純度的惰性氣體，使成型室內部的氧含量降低直到氧含量達到成型要求的方式，但這種方式排氧效率低，且惰性氣體浪費嚴重，增加了生產成本。同時，采用低廉的方案專門針對激光窗口片進行防護，延長其使用壽命也具有十分重要的意義。

實用新型內容

本實用新型針對現有技術的不足，提供一種能夠對成型室進行快速排氧且保持低氧的環境，并對循環氣體進行過濾凈化，同時能保護激光窗口片免受煙塵的污染，延長激光窗口片的使用壽命的激光選區熔化低氧氣氛循環凈化系統。

為解決上述技術問題，本實用新型通過以下技術方案得以解決：一種激光選區熔化低氧氣氛循環凈化系統，包括內部設置有刮刀的密閉成型腔，所述密閉成型腔一側腔壁上設置有激光窗口片保護單元，循環凈化單元以及監控單元均通過連接結構與密閉成型腔連通，所述激光窗口片保護單元包括設置有凹槽的窗口片安裝板、安裝板下蓋、快捷插頭以及比例調節閥，所述窗口片安裝板的凹槽內依次裝有激光窗口片、密封圈和安裝板上蓋。

上述方案中，優選的，所述循環凈化單元包括工業控制器、惰性氣源、氣體循環泵、過濾器以及具有控制和聯通作用的閥體。

上述方案中，優選的，所述循環凈化單元還包括消聲器，所述消聲器安裝在三通電磁閥B的1號端口上，用于減噪。

上述方案中，優選的，所述閥體包括減壓閥、三通閥、三通電磁閥A以及三通電磁閥B，減壓閥安裝在惰性氣體源上，用于控制惰性氣源輸出的惰性氣體壓力，三通閥、三通電磁閥A以及三通電磁閥B用于控制氣體的通斷，實現氣體的循環。

上述方案中，優選的，所述監控單元包括小型氣泵、氧含量傳感器、壓力傳感器以及兩通電磁閥A和兩通電磁閥B，氧含量傳感器用于監測密閉成型腔內的氧含量，壓力傳感器用于監測密閉腔體內的壓力。

上述方案中，優選的，所述連接結構包括連接線和連接管。