[發明專利]不同氧氣含量下3D打印金屬性能試驗設備及性能試驗方法

有效

• 申請號: 202110421976.6
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113125672B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 張志輝;張曉龍;陶鵬;劉瑞佳;于征磊;李湘吉;彭君;劉思遠
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N33/20
• 分類號: G01N33/20;G01D21/02;B22F10/28;B22F10/85;B22F10/32;B33Y50/02
• 代理公司: 安徽濰達知識產權代理事務所(普通合伙) 34166
• 代理人: 王君安

1.不同氧氣含量下3D打印金屬性能試驗設備，其特征在于：包括底座，所述的底座上設有工作臺、三軸坐標平臺和控制裝置，三軸坐標平臺的Z軸導軌滑塊上設有連接頭，連接頭一端連接有密封上蓋，密封上蓋為一端開口的空腔結構，密封上蓋內部設有溫濕度傳感器、氧含量檢測傳感器、壓力傳感器和3D打印頭，密封上蓋上還設有貫穿至密封上蓋內部的第一單向電磁閥，第一單向電磁閥進氣端與惰性氣體連接，密封上蓋下端設有第一法蘭，第一法蘭上周向均勻設有多個螺孔，環狀波紋硅膠氣囊上端的第一連接部套置在第一法蘭外壁，至少3個第一夾緊塊通過螺栓貫穿第一連接部與第一法蘭后與螺孔連接，第二夾緊塊上下交錯分布在相鄰兩個第一夾緊塊之間且通過螺栓貫穿第一連接部與第一法蘭后與螺孔連接，環狀波紋硅膠氣囊下端設有第二連接部，第二連接部內圈設有第二法蘭，第二法蘭上周向均勻設有多個螺孔，至少3個第三夾緊塊通過螺栓貫穿第二連接部與第二法蘭后與螺孔連接，第四夾緊塊上下交錯分布在相鄰兩個第三夾緊塊之間且通過螺栓貫穿第二連接部與第二法蘭后與螺孔連接，工作臺上端設有工作部，工作部周向設有環狀凹槽，環狀凹槽內設有充氣式環狀氣囊，第二法蘭下表面與工作臺上表面抵觸且第二法蘭內圈與充氣式環狀氣囊擠壓抵觸，工作部上設有延伸至外部并與外部氣泵連接的第二單向電磁閥，控制裝置控制三軸坐標平臺按照預先設定的程序工作并對溫濕度傳感器、氧含量檢測傳感器和壓力傳感器進行數據采集。

2.使用權利要求1中不同氧氣含量下3D打印金屬性能試驗設備的3D打印金屬性能試驗方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一，控制裝置按照預先設定的程序控制三軸坐標平臺帶動第二法蘭移動至工作臺上端并使第二法蘭套置在工作部外側；

步驟二，氣泵對充氣式環狀氣囊充氣使工作部與第二法蘭之間擠壓密封，環狀波紋硅膠氣囊內部形成密閉結構；

步驟三，控制裝置控制三軸坐標平臺的Z軸導軌滑塊帶動3D打印頭向下移動直至3D打印頭下端趨近工作部上表面，環狀波紋硅膠氣囊被壓縮；

步驟四，控制裝置打開第一單向電磁閥向環狀波紋硅膠氣囊空腔結構內填充惰性氣體，并控制第二單向電磁閥排出環狀波紋硅膠氣囊空腔結構內原有的空氣；

步驟五，當溫濕度傳感器、氧含量檢測傳感器和壓力傳感器檢測到環狀波紋硅膠氣囊空腔結構內部的氧氣含量達到控制裝置預先設定的氣體含量時，停止加注惰性氣體；

步驟六，控制裝置控制3D打印頭開始金屬打印，打印時，通過改變空腔結構內部氧氣含量參數進行打印進而實現相關力學性能測試。

3.根據權利要求2所述的3D打印金屬性能試驗方法，其特征在于：

所述步驟六中改變空腔結構內部氧氣含量參數包括：

實驗設置：

同種金屬進行打印，設置一個對照組和兩個實驗組；

對照組:環狀波紋硅膠氣囊空腔結構內氧含量控制為0ppm；

實驗組1：在打印開始時，環狀波紋硅膠氣囊空腔結構內氧含量控制在100ppm，隨后自由消耗，不予氧氣補充；

實驗組2：在打印開始時，環狀波紋硅膠氣囊空腔結構內氧含量控制在100ppm，打印過程中根據氧含量檢測傳感器反饋，時時進行氧氣的補充與排放，達到恒定范圍氧氣含量參與進行打印。