[發明專利]成型缸的活塞密封裝置和增材制造設備

在審

• 申請號: 202310343266.5
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116123286A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 易耀勇;馬鎮;左從進;房衛萍
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院中烏焊接研究所
• 主分類號: F16J15/16
• 分類號: F16J15/16
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

本發明提供了一種成型缸的活塞密封裝置和增材制造設備，涉及增材制造技術領域。包括固定座、固定環、受外力作用可選擇性收縮的陶瓷環和多個密封件。固定座用于連接活塞，固定環安裝于固定座上，陶瓷環容納于固定座上，且陶瓷環與固定環間隔設置，陶瓷環上固定有多個密封件，每個密封件上設置有定位孔，固定環上設置有與多個定位孔分別一一對應的多個彈性定位件。當每個彈性定位件容納于對應的定位孔中時，陶瓷環收縮，相鄰兩個密封件密封接觸；當每個彈性定位件與定位孔間隔設置，陶瓷環舒張，相鄰兩個密封件間隔設置。該結構可以對成型缸內的金屬粉末進行密封，避免了金屬粉末泄漏，還能夠減少陶瓷環與成型缸壁面的摩擦。

技術領域

本發明涉及增材制造技術領域，具體而言，涉及一種成型缸的活塞密封裝置和增材制造設備。

背景技術

電子束3D打印是一種粉末床沉積技術，該技術基于離散堆積原理，以高能電子束作為熱源，在計算機的控制下，按三維數模橫截面選擇性地熔化金屬粉末，層層疊加，最終形成致密的三維金屬零件，被廣泛應用于航空航天和生物醫療等領域。

成型缸是電子束3D打印必不可少的組成部件，由成型缸體和活塞組成。工作時，當完成一層熔化成形后，活塞會在Z軸運動裝置的帶動下，按設定參數下降一層的高度，再經過鋪粉、預熱、熔化成形，以此層層疊加，最終形成致密的三維金屬零件。成型缸體內除零件外，還充滿高溫的金屬粉末，包裹著零件，既能為零件提供支撐還能起到保溫作用，防止剛成形的金屬構件變形、開裂。因此活塞與成型缸體之間的密封就尤為重要，既要保證活塞靈活運動，又保證直徑只有50μm左右的金屬粉末顆粒不泄露，同時還需要有良好的抗高溫能力。

目前，市面上電子束選區熔化設備成型缸體和活塞之間的密封一般采用陶瓷繩，將陶瓷繩固定在活塞下板和上板所形成的三角形空隙中，通過壓緊活塞上板和下板，使陶瓷繩有一個向外漲開的力，此時陶瓷繩會與成型缸體內壁貼緊，從而實現密封。當三角形空隙過小或陶瓷繩直徑過大，會使陶瓷繩與成型缸體內壁貼合過緊，導致活塞運動不靈活。當三角形空隙過大或陶瓷繩直徑過小，會使陶瓷繩與成型缸體內壁貼合過松，導致金屬粉末的泄露。此外，成型缸工作時，內部溫度很高，活塞與成型缸都存在一定的熱變形，易發生卡死或漏粉的現象。而且陶瓷繩與成型缸體內壁之間一直處于無潤滑的滑動摩擦狀態，陶瓷繩極易磨損，導致金屬粉末泄露。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供一種成型缸的活塞密封裝置和增材制造設備，其能夠實現對成型缸底部的密封，同時減少了密封材料的磨損。

本發明的實施例是這樣實現的：

第一方面，本發明提供一種成型缸的活塞密封裝置，用于電子束增材制造設備中，包括固定座、固定環、受外力作用可選擇性收縮的陶瓷環和多個密封件。

固定座用于連接活塞，固定環安裝于固定座上，陶瓷環容納于固定座上，且陶瓷環與固定環間隔設置，陶瓷環上固定有多個密封件，每個密封件上設置有定位孔，固定環上設置有與多個定位孔分別一一對應的多個彈性定位件。當每個彈性定位件容納于對應的定位孔中時，陶瓷環收縮，相鄰兩個密封件密封接觸；當每個彈性定位件與定位孔間隔設置，陶瓷環舒張，相鄰兩個密封件間隔設置。

通過設置可選擇性收張的陶瓷環，當密封件不工作時，陶瓷環自然舒張，相鄰兩個密封件間隔設置，當密封件上的定位孔與固定環上的彈性定位件固定時，密封件帶動陶瓷環收縮，陶瓷環收縮后密封件與密封件之間的空隙縮小，直至多個密封件兩兩接觸密封，形成一個密封環，以對成型缸內的金屬粉末進行密封，避免了金屬粉末泄漏。此外，由于陶瓷環多個密封件和彈性定位件的相互配合，使得陶瓷環在安裝的過程中可以根據成型缸的大小收縮到合適的位置，陶瓷環可以在成型缸中靈活運動，減少了陶瓷環與成型缸壁面的摩擦。同時陶瓷環的收縮程度可以根據成型缸大小的變化而變化，因此當成型缸在使用過程中出現高溫的微量變形時，彈性定位件能夠及時給予密封件對應的彈力或收縮力，有效避免了金屬粉末的泄漏，能夠達到更佳的密封效果。