[發明專利]一種去除煙塵和飛濺并防氧化的增材制造裝置及方法

在審

• 申請號: 202210695258.2
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115055698A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 張曉偉;高國超;韓一博;徐猛;劉洪喜;蔣業華
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B22F12/00
• 分類號: B22F12/00;B22F10/25;B22F10/20;B22F12/70;B33Y10/00;B33Y30/00;B08B5/04;B08B15/04
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發明涉及一種去除煙塵和飛濺并防氧化的增材制造裝置及方法，屬于增材制造技術領域。該去除煙塵和飛濺并防氧化的增材制造裝置包括防氧化裝置和除煙除塵罩，除煙除塵罩包括同軸設置的罩體和中空錐形臺，防氧化裝置包括熔池保護塊和熔道保護塊，熔池保護塊套設在中空錐形臺的外側。本發明通過三路供氣的方式，使該裝置中熔池保護塊、熔道保護塊和除煙除塵罩產生所需的氣流結構，從而實現對熔池、熔道的防氧化保護以及去除工作區內煙塵和飛濺的目的，從而免除目前定向能量沉積增材制造裝置需要安裝惰性環境氣氛箱的步驟以及最大限度地避免成形件缺陷的出現，進一步提高定向能量沉積增材制造方法的自由度和靈活性。

技術領域

本發明涉及一種去除煙塵和飛濺并防氧化的增材制造裝置及方法，屬于增材制造技術領域。

背景技術

在定向能量沉積增材制造工藝中，如何有效去除成形過程中產生的飛濺和煙塵，提高成形件的表面和內部質量，同時最大限度地防止熔池在凝固過程中以及熔池凝固后形成的熔道在足夠長的時間內被氧化，是采用該金屬增材制造工藝制備和成形高品質零件的關鍵技術問題。

在現有技術中，成形過程中產生的飛濺和煙塵往往會濺射至已成形區，附著在熔道表面或側面，對成形件的表面和內部質量帶來不利影響，限制了該技術在工業中的應用推廣。為了解決這一問題，現有技術要么利用局部保護熔池的方法，要么利用惰性環境氣氛箱將打印設備封閉。然而，前者局部保護熔池的方法，僅能對熔池進行一定的保護，而不能對熔池凝固后形成的尚處于高溫狀態下的熔道進行有效保護；后者環境箱保護的方法，雖然能夠對熔池和熔道進行有效保護，但難以在保護的同時有效去除打印過程中的飛濺和煙塵，不僅技術難度大，而且制造成本較高。因此，有必要發明一種既具有煙塵和飛濺去除功能，又能有效保護熔池和熔道不被氧化的定向能量沉積增材制造方法及裝置。

發明內容

本發明針對現有激光增材制造中煙塵和飛濺去除和熔池熔道易氧化的問題，提出一種去除煙塵和飛濺并防氧化的增材制造裝置及方法，即通過三路供氣的方式，使該裝置中熔池保護塊、熔道保護塊和除煙除塵罩產生所需的氣流結構，從而實現對熔池、熔道的防氧化保護以及去除工作區內煙塵和飛濺的目的，從而免除目前定向能量沉積增材制造裝置需要安裝惰性環境氣氛箱的步驟以及最大限度地避免成形件缺陷的出現，進一步提高定向能量沉積增材制造方法的自由度和靈活性。

本發明為解決其技術問題而采用的技術方案是：

一種去除煙塵和飛濺并防氧化的增材制造裝置，包括防氧化裝置和除煙除塵罩3，

除煙除塵罩3包括同軸設置的罩體和中空錐形臺4-2，罩體頂端固定設置在同軸送粉或送絲式噴頭上，罩體底面固定設置有第一底板4，第一底板4的中心開設有第一通孔4-1，中空錐形臺4-2的頂端固定設置在第一底板4的底面中心且中空錐形臺4-2與第一通孔4-1同軸，同軸送粉或送絲式噴頭的激光噴頭和送粉或送絲管道均穿過罩體、第一底板4的第一通孔4-1并向下延伸至中空錐形臺4-2的中心錐孔內，激光噴頭與中空錐形臺4-2的中心錐孔同軸，送粉或送絲管道噴頭的延長線交匯點位于中心錐孔的中心軸上，罩體的底部相對設置有第三進氣孔3-1和第三排氣孔3-2，第三進氣孔3-1和第三排氣孔3-2位于同一水平軸線上，罩體的底部內壁相對設置有與第三進氣孔3-1和第三排氣孔3-2匹配的分流進氣塊3-3和集流排氣塊3-4，第三進氣孔3-1與分流進氣塊3-3連通，第三排氣孔3-2與集流排氣塊3-4連通，第三進氣孔3-1外接送氣裝置，第三排氣孔3-2外接抽氣裝置；

防氧化裝置包括熔池保護塊1和熔道保護塊2，防氧化裝置的底面固定設置有第二底板5，第二底板5包括一體成形的環形板和條形板，環形板固定設置在熔池保護塊1的底面，條形板固定設置在熔道保護塊2的底面；