[發明專利]一種激光增材制造過程中隨動清粉與粉末收集的裝置和方法

在審

• 申請號: 202110629491.6
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113385691A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 徐家樂;譚文勝;胡增榮;郭華鋒;王松濤;史新民
• 申請（專利權）人: 常州信息職業技術學院
• 主分類號: B22F12/00
• 分類號: B22F12/00;B22F12/70;B22F10/73;B22F10/28;B22F1/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y10/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 朱曉凱

本發明公開了一種激光增材制造過程中隨動清粉與粉末收集的裝置和方法，所述裝置包括勵磁電源，所述勵磁電源的一側設置有計算機；氬氣罐，所述氬氣罐設置在所述勵磁電源的上側，所述氬氣罐的一側設置有工作倉；附著顆粒清除組件，所述附著顆粒清除組件設置在所述計算機的內部，用于對粉末顆粒進行清除；粉末收集組件，所述粉末收集組件設置在所述工作倉的一側，用于對粉末進行收集，通過設置的勵磁電源可以調節直流勵磁的大小，使工作倉的內部形成穩恒直流磁場，從而使濺射的粉末定向流動，通過設置的N極Ⅰ表面的氣孔向喇叭S極Ⅱ輸出定向穩定的氬氣流，在構成的空間內形成無氧氬氣保護。

技術領域

本發明涉及激光增材制造技術領域，具體涉及一種激光增材制造過程中隨動清粉與粉末收集的裝置和方法。

背景技術

激光同軸送粉增材制造技術是一種以激光為熱源的增材制造技術，其具有柔性高、無模具、不受零件結構形狀和尺寸限制等優點，可用于結構復雜、難加工以及薄壁零件的加工制造，但是在激光增材制造過程中仍有大量粉末未成形到工件上，因而存在著粉末利用率不高，粉末浪費量大，制造成本高等不足。

例如專利號：202010189903.4、專利號：202010211254.3和專利號：201822172402.6，公開的方案中提供了粉末回收裝置，這些裝置普遍是在激光增材制造加工結束后對殘留的粉末進行回收處理，或者是在加工過程中對散落的粉末進行吹氣清理，而由于散落的粉末顆粒會摻雜激光增材過程中形成的熔渣，并且散落的粉末暴露在空氣中極易氧化，導致已凝固的單層實體表面會吸附有未熔化或者半熔化的粉末顆粒，如果不及時的進行清理收集，在后續激光增材過程中很可能將這些殘留粉末成型到工件上，從而影響增材構件的精度和質量。

專利公開文件（公開號CN107570705，專利名稱：金屬增材制造磁控濺射方法及裝置）提供了一種金屬增材制造磁控濺射方法及裝置，該方法包括探測3D打印機的激光束位置，形成一磁場，并控制磁場的位置、形狀及方向，使磁場作用于激光束周圍的區域，使得3D打印機中的金屬漂浮物可定向收集在金屬收集盒中。該裝置包括3D打印機、磁場發生器、驅動機構、中控系統以及用于探測所述3D打印機的激光束位置的傳感器，驅動機構調節磁場發生器的空間位置，使磁場發生器的磁場可作用于激光束周圍的區域?？稍诮饘僭霾闹圃爝^程中使得金屬漂浮物可定向地向金屬收集盒方向運動，便于金屬漂浮物的收集，避免造成加工缺陷。但這種金屬漂浮物收集方式存在一定的不足：由于在金屬增材制造過程中實際加工過程中的粉末是四周濺射的，在單磁場作用范圍內，會有大量的金屬漂浮物再次被輸送到激光束當中，從而影響到激光束的輸送質量。

發明內容

針對背景技術中提到的問題，本發明的目的是提供一種激光增材制造過程中隨動清粉與粉末收集的裝置和方法，通過設置附著顆粒清除裝置一方面便于清除加工過程中濺射在激光頭表面的附著金屬粉末，一方面能夠在磁場收集過程中對激光束進行有效保護，保證了往四周濺射的粉末全部被磁場引入粉末收集腔中，全方面收集粉末的同時不對激光束產生任何屏蔽干擾且不影響激光束的質量。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

第一方面，本發明提供一種激光增材制造過程中隨動清粉與粉末收集的裝置，包括：勵磁電源，所述勵磁電源的一側設置有計算機；氬氣罐，所述氬氣罐設置在所述勵磁電源的上側，所述氬氣罐的一側設置有工作倉；附著顆粒清除組件，所述附著顆粒清除組件設置在所述激光頭的周圍，用于對粉末顆粒進行清除；粉末收集組件，所述粉末收集組件設置在所述工作倉的一側，用于對粉末進行收集；所述工作倉的內部設置有穩恒磁場發生組件，用于發生穩恒直流磁場，所述工作倉的一側還設置氬氣保護組件，用于讓氬氣更加穩定。

通過采用上述技術方案，通過設置的附著顆粒清除組件可以對粉末顆粒進行清除，通過設置的粉末收集組件可以對清除后的粉末顆粒進行收集；通過設置的穩恒磁場發生組件可以使工作倉的內部形成穩恒直流磁場，可使濺射的粉末定向流動，通過設置的氬氣保護組件可以輸出穩定氬氣流，使整個增材制造區域處于橫向氬氣保護下。