CN112719302B - 一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置及方法，装置包括多功能清粉头、气体导管、压力泵、粉末过滤装置以及粉末回收装置；所述多功能清粉头包括吸粉头以及吹气头，所述吹气头通过气体导管与压力泵连接，所述吸粉头通过气体导管与粉末过滤装置连接，所述粉末过滤装置通过气体导管分别与压力泵以及粉末回收装置连接。本发明改进了传统的吸粉头，将吸粉头和吹气头组合生成新的多功能清粉头，吸粉头吸入气体，吹气头吹出气体，并且设置了粉末过滤装置与粉末回收装置，实现了成型样件表面粉末的清理与回收利用。

Description

一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置及方法
技术领域
本发明属于増材制造技术领域，具体涉及一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置及方法。
背景技术
激光选区熔化成型技术已经是一种应用较广泛、较为成熟的增材制造技术。该技术以激光为热源，通过对精密的光学扫描***的控制将激光束聚焦到成型平面的粉末上，并按照预定的路径高速移动激光焦点，使得成型平面上被扫描到的粉末迅速熔化尔后迅速冷却凝固，通过逐层扫描截面区域和逐层叠加的成型方式，最终加工出三维实体结构件。
激光选区熔化成型技术在原理上突破了传统机加工技术对于零件外形的限制，使得机械设计的方式发生了巨大飞跃，同时也使这一技术快速渗透进航空航天、医疗、汽车制造等领域。
但是不可否认，激光选区熔化成型技术目前也存在着诸多尚未解决的问题。例如，增材制造成型的样件表面通常附着粉末，影响样件的表面质量和加工精度，如何快速且高效地处理样件表面的粉末成为了一大难题。一般的粉末清理装置只有吸粉口，在密闭的成型腔内工作会导致吸粉处的压力失衡，造成吸粉困难。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置及方法，该装置将吸粉头和吹气头组合形成一种新的多功能清粉头，吸粉头吸入气体，吹气头吹出气体，并且设置了粉末过滤装置与粉末回收装置，实现了成型样件表面粉末的清理与回收利用。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置，包括多功能清粉头、气体导管、压力泵、粉末过滤装置以及粉末回收装置；
所述多功能清粉头包括吸粉头以及吹气头，所述吹气头通过气体导管与压力泵连接，所述吸粉头通过气体导管与粉末过滤装置连接，所述粉末过滤装置通过气体导管分别与压力泵以及粉末回收装置连接；
所述多功能粉末清理装置工作时，压力泵产生动能，压力泵吹出气流沿气体导管到达吹气头，气体从吹气头吹出并吹洗成型样件表面，所述吸粉头吸入携带粉末的气体并沿气体导管进入粉末过滤装置，粉末过滤装置过滤气体，收集的粉末沿气体导管进入粉末回收装置。
进一步的，所述吸粉头设置在多功能清粉头的中部，贯穿整个多功能清粉头；所述吹气头的数量为两个，分别设置在吸粉头的两侧。
进一步的，所述压力泵设有接入接口以及接出接口，接入接口以及接出接口分别连接气体导管，并通过气体导管分别与粉末过滤装置以及吹气头连接；
所述粉末过滤装置设有接入接口以及两个接出接口，接入接口连接气体导管并通过气体导管连接吸粉头，两个接出接口连接气体导管并通过气体导管分别连接压力泵以及粉末回收装置。
进一步的，所述粉末过滤装置和粉末回收装置之间连接的气体导管设置有开关阀门，用于控制粉末回收装置的打开与关闭。
进一步的，所述粉末过滤装置包括过滤仓和过滤网。
进一步的，所述粉末过滤装置的过滤网孔径范围为50-80微米。
进一步的，所述多功能清粉头设置在增材制造设备的密闭成型室内，通过气体导管连接设置在成型室外部的压力泵以及粉末过滤装置。
本发明还包括基于提供的多功能粉末清理装置的多功能粉末清理方法，包括以下步骤：
S1、压力泵开始工作，吸入粉末过滤装置内经过过滤的气体，提供动能，泵出的气体沿气体导管到达吹气头；
S2、吹气头吹出气体，气体吹洗成型样件表面，吸粉头吸入携带粉末的气体并沿气体导管进入粉末过滤装置；
S3、携带粉末的气体进入到粉末过滤装置的过滤仓中，过滤网过滤掉粉末，收集到的粉末沿气体导管进入到粉末回收装置中，经过滤仓过滤后的气体沿气体导管再次进入到压力泵中；
S4、重复步骤S1至S3，直至成型样件表面粉末清除完毕。
进一步的，所述吸粉头的吸粉压力与吹气头的吹气压力保持动态平衡。
进一步的，粉末清理过程中，所述多功能清粉头通过人为操控实现自由移动。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明在传统增材制造成型样件粉末清理装置的基础上创造性地设计出了一种新型多功能清粉头，多功能清粉头包括吸粉头和吹气头，吸粉头吸入带粉末的气体，吸气头吹出过滤出粉末的气体，实现了成型样件表面粉末的清理，并且使吸粉过程和吹气过程在成型样件表面的吸粉部分形成压力平衡。
2、本发明设置了粉末过滤装置与粉末回收装置，确保成型样件表面粉末得以回收再利用。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
附图标号说明：1-多功能清粉头；2-气体导管；3-成型室；4-粉末过滤装置；5-开关阀门；6-粉末回收装置；7-压力泵。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明，一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置，包括多功能清粉头1、压力泵7、粉末过滤装置4、粉末回收装置6以及气体导管2；所述多功能清粉头包括吸粉头以及吹气头，所述吹气头通过气体导管2与压力泵7连接，所述吸粉头通过气体导管2与粉末过滤装置4连接，所述粉末过滤装置4通过气体导管2分别与压力泵7以及粉末回收装置6连接；粉末过滤装置4和粉末回收装置6之间连接的气体导管2设置有开关阀门5，用于控制粉末回收装置6的打开与关闭。
在本实施例中，如图1所示，所述多功能粉末清理装置设置在增材制造装置的成型室3内，与增材制造装置协同使用。
在本实施例中，如图1所示，所述多功能清粉头的截面为倒T字形，吸粉头设置在多功能清粉头的中部，贯穿整个多功能清粉头；所述吹气头的数量为两个，分别设置在吸粉头的两侧；所述吸粉头用于吸入带粉末的气体使之进入气体导管，所述吹气头用于吹出经粉末过滤装置净化后的气体。
在本实施例中，所述压力泵设有接入接口以及接出接口，接入接口以及接出接口分别连接气体导管，并通过气体导管分别与粉末过滤装置以及吹气头连接；所述粉末过滤装置设有接入接口以及两个接出接口，接入接口连接气体导管并通过气体导管连接吸粉头，两个接出接口连接气体导管并通过气体导管分别连接压力泵以及粉末回收装置。
在本实施例中，所述粉末过滤装置包括过滤仓和过滤网，过滤网孔径范围为50-80微米；
基于上述实施例，本发明还提供了一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理方法，以金属制件表面金属粉末清理为例，方法包括以下步骤：
S1、压力泵开始工作，吸入粉末过滤装置内经过过滤的气体，提供动能，泵出的气体沿气体导管到达吹气头；
S2、吹气头吹出气体，气体吹洗金属制件表面，吸粉头吸入携带金属粉末的气体并沿气体导管进入到粉末过滤装置；
S3、携带金属粉末的气体进入到粉末过滤装置的过滤仓中，过滤网过滤掉金属粉末，收集到的金属粉末沿气体导管进入到粉末回收装置中，经过滤仓过滤后的气体沿气体导管再次进入到压力泵中；
S4、重复步骤S1至S3，直至金属制件表面金属粉末清除完毕。
在本实施例中，金属制件表面的金属粉末为激光选区熔化过程中形成的球化大颗粒粉末或大颗粒氧化飞溅物，直径在0-1000um之间。工作过程中，多功能清粉头通过人为操控实现自由移动；清理粉末过程中，须保证金属制件表面吸粉处的压力平衡，即吸粉头的吸粉压力与吹气头的吹气压力保持动态平衡。对于零件表面有粘粉情况，不可提高气压吹粉并回收，避免粉末进入外界工作环境。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置，其特征在于，包括多功能清粉头、气体导管、压力泵、粉末过滤装置以及粉末回收装置；
所述多功能清粉头包括吸粉头以及吹气头，所述吹气头通过气体导管与压力泵连接，所述吸粉头通过气体导管与粉末过滤装置连接，所述粉末过滤装置通过气体导管分别与压力泵以及粉末回收装置连接；所述吸粉头设置在多功能清粉头的中部，贯穿整个多功能清粉头；所述吹气头的数量为两个，分别设置在吸粉头的两侧；
所述多功能粉末清理装置工作时，压力泵产生动能，压力泵吹出气流沿气体导管到达吹气头，气体从吹气头吹出并吹洗成型样件表面，所述吸粉头吸入携带粉末的气体并沿气体导管进入粉末过滤装置，粉末过滤装置过滤气体，收集的粉末沿气体导管进入粉末回收装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置，其特征在于，所述压力泵设有接入接口以及接出接口，接入接口以及接出接口分别连接气体导管，并通过气体导管分别与粉末过滤装置以及吹气头连接；
所述粉末过滤装置设有接入接口以及两个接出接口，接入接口连接气体导管并通过气体导管连接吸粉头，两个接出接口连接气体导管并通过气体导管分别连接压力泵以及粉末回收装置。
3.根据权利要求1所述的一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置，其特征在于，所述粉末过滤装置和粉末回收装置之间连接的气体导管设置有开关阀门，用于控制粉末回收装置的打开与关闭。
4.根据权利要求1所述的一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置，其特征在于，所述粉末过滤装置包括过滤仓和过滤网。
5.根据权利要求4所述的一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置，其特征在于，所述粉末过滤装置的过滤网孔径范围为50-80微米。
6.根据权利要求1所述的一种用于增材制造成型样件的多功能粉末清理装置，其特征在于，所述多功能清粉头设置在增材制造设备的密闭成型室内，通过气体导管连接设置在成型室外部的压力泵以及粉末过滤装置。
7.基于权利要求1所述多功能粉末清理装置的多功能粉末清理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、压力泵开始工作，吸入粉末过滤装置内经过过滤的气体，提供动能，泵出的气体沿气体导管到达吹气头；
S2、吹气头吹出气体，气体吹洗成型样件表面，吸粉头吸入携带粉末的气体并沿气体导管进入粉末过滤装置；
S3、携带粉末的气体进入到粉末过滤装置的过滤仓中，过滤网过滤掉粉末，收集到的粉末沿气体导管进入到粉末回收装置中，经过滤仓过滤后的气体沿气体导管再次进入到压力泵中；
S4、重复步骤S1至S3，直至成型样件表面粉末清除完毕。
8.根据权利要求7所述的多功能粉末清理方法，其特征在于，粉末清理过程中，所述吸粉头的吸粉压力与吹气头的吹气压力保持动态平衡。
9.根据权利要求7所述的多功能粉末清理方法，其特征在于，粉末清理过程中，所述多功能清粉头通过人为操控实现自由移动。
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