CN115055698A - 一种去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置及方法，属于增材制造技术领域。该去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置包括防氧化装置和除烟除尘罩，除烟除尘罩包括同轴设置的罩体和中空锥形台，防氧化装置包括熔池保护块和熔道保护块，熔池保护块套设在中空锥形台的外侧。本发明通过三路供气的方式，使该装置中熔池保护块、熔道保护块和除烟除尘罩产生所需的气流结构，从而实现对熔池、熔道的防氧化保护以及去除工作区内烟尘和飞溅的目的，从而免除目前定向能量沉积增材制造装置需要安装惰性环境气氛箱的步骤以及最大限度地避免成形件缺陷的出现，进一步提高定向能量沉积增材制造方法的自由度和灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置及方法，属于增材制造技术领域。
背景技术
在定向能量沉积增材制造工艺中，如何有效去除成形过程中产生的飞溅和烟尘，提高成形件的表面和内部质量，同时最大限度地防止熔池在凝固过程中以及熔池凝固后形成的熔道在足够长的时间内被氧化，是采用该金属增材制造工艺制备和成形高品质零件的关键技术问题。
在现有技术中，成形过程中产生的飞溅和烟尘往往会溅射至已成形区，附着在熔道表面或侧面，对成形件的表面和内部质量带来不利影响，限制了该技术在工业中的应用推广。为了解决这一问题，现有技术要么利用局部保护熔池的方法，要么利用惰性环境气氛箱将打印设备封闭。然而，前者局部保护熔池的方法，仅能对熔池进行一定的保护，而不能对熔池凝固后形成的尚处于高温状态下的熔道进行有效保护；后者环境箱保护的方法，虽然能够对熔池和熔道进行有效保护，但难以在保护的同时有效去除打印过程中的飞溅和烟尘，不仅技术难度大，而且制造成本较高。因此，有必要发明一种既具有烟尘和飞溅去除功能，又能有效保护熔池和熔道不被氧化的定向能量沉积增材制造方法及装置。
发明内容
本发明针对现有激光增材制造中烟尘和飞溅去除和熔池熔道易氧化的问题，提出一种去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置及方法，即通过三路供气的方式，使该装置中熔池保护块、熔道保护块和除烟除尘罩产生所需的气流结构，从而实现对熔池、熔道的防氧化保护以及去除工作区内烟尘和飞溅的目的，从而免除目前定向能量沉积增材制造装置需要安装惰性环境气氛箱的步骤以及最大限度地避免成形件缺陷的出现，进一步提高定向能量沉积增材制造方法的自由度和灵活性。
本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：
一种去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，包括防氧化装置和除烟除尘罩3，
除烟除尘罩3包括同轴设置的罩体和中空锥形台4-2，罩体顶端固定设置在同轴送粉或送丝式喷头上，罩体底面固定设置有第一底板4，第一底板4的中心开设有第一通孔4-1，中空锥形台4-2的顶端固定设置在第一底板4的底面中心且中空锥形台4-2与第一通孔4-1同轴，同轴送粉或送丝式喷头的激光喷头和送粉或送丝管道均穿过罩体、第一底板4的第一通孔4-1并向下延伸至中空锥形台4-2的中心锥孔内，激光喷头与中空锥形台4-2的中心锥孔同轴，送粉或送丝管道喷头的延长线交汇点位于中心锥孔的中心轴上，罩体的底部相对设置有第三进气孔3-1和第三排气孔3-2，第三进气孔3-1和第三排气孔3-2位于同一水平轴线上，罩体的底部内壁相对设置有与第三进气孔3-1和第三排气孔3-2匹配的分流进气块3-3和集流排气块3-4，第三进气孔3-1与分流进气块3-3连通，第三排气孔3-2与集流排气块3-4连通，第三进气孔3-1外接送气装置，第三排气孔3-2外接抽气装置；
防氧化装置包括熔池保护块1和熔道保护块2，防氧化装置的底面固定设置有第二底板5，第二底板5包括一体成形的环形板和条形板，环形板固定设置在熔池保护块1的底面，条形板固定设置在熔道保护块2的底面；
熔池保护块1套设在除烟除尘罩3的中空锥形台4-2外侧，熔池保护块1上设置有第一进气口1-1、第一环形空腔1-3和第一环形排气槽1-2，第一环形空腔1-3和第一环形排气槽1-2均与除烟除尘罩3的中空锥形台4-2同轴，第一进气口1-1与第一环形空腔1-3连通，第一进气口1-1外接送气装置，第一环形排气槽1-2位于熔池保护块1的底部且第一环形排气槽1-2与第一环形空腔1-3连通，环形板上开设有环形阵列圆孔5-1，环形阵列圆孔5-1与除烟除尘罩3的中空锥形台4-2同轴，环形阵列圆孔5-1与第一环形排气槽1-2连通；
熔道保护块2位于增材制造熔道的正上方，熔道保护块2上设置有依次连通的第二进气口2-4、第二空腔2-3和第二矩形排气槽2-4，第二进气口2-4设置在第二空腔2-3顶端，第二进气口2-4外接送气装置，第二矩形排气槽2-4设置在第二空腔2-3底部，条形板上开设有矩形阵列圆孔5-2，矩形阵列圆孔5-2与第二矩形排气槽2-4连通。
所述熔道保护块2包括熔道保护块外罩2-1和熔道保护块内罩2-2，熔道保护块外罩2-1套设在熔道保护块内罩2-2外侧，熔道保护块外罩2-1和熔道保护块内罩2-2的底面位于同一水平面上，条形板固定设置在熔道保护块外罩2-1和熔道保护块内罩2-2的底面上，熔道保护块外罩2-1和熔道保护块内罩2-2之间形成的空腔为第二空腔2-3，第二进气口2-4开设在熔道保护块外罩2-1的顶端；
所述罩体的底部内壁相对设置有与罩体一体成形的进气块固定框3-7和排气块固定框3-8，分流进气块3-3插设在进气块固定框3-7内，集流排气块3-4插设在排气块固定框3-8内；
所述分流进气块3-3和集流排气块3-4内设置空腔，分流进气块3-3的出气端设置有第一阵列气孔，集流排气块3-4的进气端设置有第二阵列气栏；
所述分流进气块3-3和集流排气块3-4内设置有对应的纵向导流板或横向导流板；纵向导流板或横向导流板用于形成纵向保护气体层流或横向保护气体层流；
所述除烟除尘罩3顶端开设有第一安装孔3-5，除烟除尘罩3通过第一安装孔3-5安装设置在同轴送粉或送丝式喷头上，除烟除尘罩3底端开设有第七安装孔3-6，第一底板4上开设有与第七安装孔3-6对应的第六安装孔4-4，第一底板4通过第六安装孔4-4和第七安装孔3-6固定设置在除烟除尘罩3的底面；所述第一底板4和除烟除尘罩3的底面通过螺栓和垫圈固定；
所述中空锥形台4-2与第一底板4一体成形，中空锥形台4-2上开设有第五安装孔4-3，熔池保护块1的内壁开设有与第五安装孔4-3对应的第二安装孔1-4，熔池保护块1通过第二安装孔1-4和第五安装孔4-3固定设置在中空锥形台4-2外侧；
所述第一底板4的中部环状布设有第十安装孔4-5，熔道保护块外罩2-1的顶端端头设置有环状承台，环状承台与熔道保护块外罩2-1一体成形，环状承台与中空锥形台4-2同轴，环状承台上开设有第九安装孔2-8，熔道保护块外罩2-1通过第十安装孔4-5和第九安装孔2-8固定设置在第一底板4的底面；熔道保护块外罩2-1的顶板内侧面竖直设置有内螺纹套管2-9，熔道保护块内罩2-2的顶板外侧面设置有与内螺纹套管2-9对应的第四安装孔2-7，熔道保护块内罩2-2通过第四安装孔2-7和内螺纹套管2-9固定设置在熔道保护块外罩2-1内；熔道保护块内罩2-2的底板上开设有第三安装孔，第二底板5的条形板上开设有与第三安装孔对应的第八安装孔5-3，第二底板5通过第八安装孔5-3和第三安装孔固定设置在防氧化装置的底面；
所述熔池保护块、熔道保护块与除烟除尘罩，其目的是将送粉或送丝喷头主体环绕包裹，外形不受限制。
一种去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造方法，采用所述去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，具体步骤如下：
S01：金属粉末经同轴送粉或送丝式喷头的送粉或送丝管道的基板或工件表面，轴送粉或送丝式喷头的激光喷头发射激光光束熔融金属粉末形成熔池，使基板或工件表面局部产生高温，从熔池保护块的第一进气口通入保护气体，保护气体充盈第一环形空腔和第一环形排气槽，并经第二底板上的环形阵列圆孔喷出形成环形保护气帘，隔绝熔池与***空气，防止金属熔池被氧化；
S02：金属熔池凝固过程中，从熔道保护块顶端的第二进气口通入保护气体，保护气体充盈第二空腔和第二矩形排气槽，并经第二底板上的矩形阵列圆孔喷出形成矩形保护气帘，隔绝熔道与***空气，防止金属在凝固过程中被氧化；
S03：激光束熔融金属粉末过程中产生烟尘和飞溅，保护气体经除烟除尘罩的第三进气口通入，在抽气装置的作用下，保护气体经分流进气块形成向集流排气块流动的横向保护气体层流或纵向保护气体层流，横向保护气体层流或纵向保护气体层流流经熔池正上方时，形成微负压，烟尘和飞溅在微负压作用下向上移动至保护气体层流或纵向保护气体层流的流场中，随保护气体经集流排气块排出，以防止烟尘与飞溅的污染和对光路的损伤。
所述保护气体为氩气、氮气、氦气中的一种或多种。
所述环形阵列圆孔喷出的保护气流速度表达式为：
式中，v1为环形保护气流速度，Qs为保护气的进气流量，N为环形阵列圆孔数量，D1为环形阵列圆孔直径。在保证熔池不受气流影响的前提下形成隔离效果较好的气帘时，环形保护气流速度v1范围为0.8m/s～2.5m/s；
所述矩形阵列圆孔喷出的保护气流速度表达式为：
式中，v2为矩形保护气流速度，Qs为保护气的进气流量，M为矩形阵列圆孔数量，D2为矩形阵列圆孔直径。在保证熔池不受气流影响的前提下形成隔离效果较好的气帘时，环形保护气流速度v2范围为0.8m/s～2.5m/s；
所述除烟除尘罩中横向保护气体层流或纵向保护气体层流的平均气流速度表达式为：
式中，v3为横向或纵向层流的平均气流速度，Qr为除烟除尘气流的进气流量，D3为分流进气块进气孔直径；横向或纵向层流的平均气流速度v3的范围确定为5.0m/s～12.0m/s。
本发明的有益效果：
(1)本发明去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置进行增材制造作业时，具有较好的熔池保护功能，避免产品在高温的环境下与空气接触被氧化，防止形成的金属熔池被氧化，大大提高了成形件的综合力学性能，降低了材料和技术成本；
(2)本发明去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置进行增材制造作业时，具有较好的熔道保护功能，防止熔融金属在凝固过程中被氧化，减小后续加工工序，提高生产效率，提高良品率；
(3)本发明去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置进行增材制造作业时，具有较好的除烟除尘功能，横向保护气流可将烟尘完全去除，使其既不能上升附着到激光聚焦镜镜面产生污染，又因层流产生的负压状态，也不能降落至成形件表面，这将大大提升长时间工作下的激光利用率和成形零件的力学性能；
(4)本发明去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置的结构简单，通用性强，兼容送粉或送丝和送丝工艺，且该装置与传统的成形工艺相结合，能大大提高成形效率。
附图说明
图1为增材制造装置的结构示意图；
图2为增材制造装置的仰视图；
图3为增材制造装置的仰视图(不含第二底板)；
图4为增材制造装置的剖面图；
图5为第二底板结构示意图；
图6为去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造原理图；
图中，1.熔池保护块；1-1.第一进气口；1-2.第一环形排气槽；1-3.第一空腔；1-4.第二安装孔；2.熔道保护块；2-1.熔道保护块外罩；2-2.熔道保护块内罩；2-3.第二空腔；2-4.第二进气口；2-5.第二矩形排气槽；2-6.第三安装孔；2-7.第四安装孔；2-8.第九安装孔；2-9.内螺纹套管；3.除烟除尘罩；3-1.第三进气口；3-2.第三排气口；3-3.分流进气块；3-4.集流排气块；3-5.第一安装孔；3-6.第七安装孔；3-7.进气块固定框；3-8.排气块固定框；4.第一底板；4-1.第一通孔；4-2.中空锥形台；4-3.第五安装孔；4-4.第六安装孔；4-5.第十安装孔；5.第二底板；5-1.环形阵列圆孔；5-2.矩形阵列圆孔；5-3第八安装孔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-5所示，一种去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，包括防氧化装置和除烟除尘罩3，
除烟除尘罩3包括同轴设置的罩体和中空锥形台4-2，罩体顶端固定设置在同轴送粉或送丝式喷头上，罩体底面固定设置有第一底板4，第一底板4的中心开设有第一通孔4-1，中空锥形台4-2的顶端固定设置在第一底板4的底面中心且中空锥形台4-2与第一通孔4-1同轴，同轴送粉或送丝式喷头的激光喷头和送粉或送丝管道均穿过罩体、第一底板4的第一通孔4-1并向下延伸至中空锥形台4-2的中心锥孔内，激光喷头与中空锥形台4-2的中心锥孔同轴，送粉或送丝管道喷头的延长线交汇点位于中心锥孔的中心轴上，罩体的底部相对设置有第三进气孔3-1和第三排气孔3-2，第三进气孔3-1和第三排气孔3-2位于同一水平轴线上，罩体的底部内壁相对设置有与第三进气孔3-1和第三排气孔3-2匹配的分流进气块3-3和集流排气块3-4，第三进气孔3-1与分流进气块3-3连通，第三排气孔3-2与集流排气块3-4连通，第三进气孔3-1外接送气装置，第三排气孔3-2外接抽气装置；
分流进气块3-3和集流排气块3-4内设置空腔，分流进气块3-3的出气端设置有第一阵列气孔，集流排气块3-4的进气端设置有第二阵列气栏；分流进气块3-3和集流排气块3-4内设置有对应的纵向导流板或横向导流板；纵向导流板或横向导流板用于形成纵向保护气体层流或横向保护气体层流；保护气体可由气瓶经送气管道送入除烟除尘罩的第三进气口，然后保护气体通过分流进气块形成横向或纵向层流，在保护气的流场作用下，将成形过程产生的飞溅和烟尘吹向集流排气块，此外集流排气块对应的第三排气口连接抽气管道和抽气泵，加强对烟尘和飞溅的抽排效率，起到避免烟尘与飞溅对成形工件的污染和对光路部分的损伤的目的；
防氧化装置包括熔池保护块1和熔道保护块2，防氧化装置的底面固定设置有第二底板5，第二底板5包括一体成形的环形板和条形板，环形板固定设置在熔池保护块1的底面，条形板固定设置在熔道保护块2的底面；
熔池保护块1套设在除烟除尘罩3的中空锥形台4-2外侧，熔池保护块1上设置有第一进气口1-1、第一环形空腔1-3和第一环形排气槽1-2，第一环形空腔1-3和第一环形排气槽1-2均与除烟除尘罩3的中空锥形台4-2同轴，第一进气口1-1与第一环形空腔1-3连通，第一进气口1-1外接送气装置，第一环形排气槽1-2位于熔池保护块1的底部且第一环形排气槽1-2与第一环形空腔1-3连通，环形板上开设有环形阵列圆孔5-1，环形阵列圆孔5-1与除烟除尘罩3的中空锥形台4-2同轴，环形阵列圆孔5-1与第一环形排气槽1-2连通；从第一进气口1-1通入保护气体，保护气体充盈第一环形空腔1-3和第一环形排气槽1-2，保护气体经过第二底板5上的环形阵列圆孔5-1后形成环形气帘，起到隔绝空气的熔池保护的目的；
熔道保护块2位于增材制造熔道的正上方，熔道保护块2上设置有依次连通的第二进气口2-4、第二空腔2-3和第二矩形排气槽2-4，第二进气口2-4设置在第二空腔2-3顶端，第二进气口2-4外接送气装置，第二矩形排气槽2-4设置在第二空腔2-3底部，条形板上开设有矩形阵列圆孔5-2，矩形阵列圆孔5-2与第二矩形排气槽2-4连通；从第二进气口2-4通入保护气体，保护气体充盈第二空腔2-3和第二矩形排气槽2-4，保护气体经过第二底板5上的矩形阵列圆孔5-2后，形成矩形气帘，起到隔绝空气和熔道保护的目的；
采用去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置进行增材制造的方法(见图6)，具体步骤如下：
S01：金属粉末经同轴送粉或送丝式喷头的送粉或送丝管道的基板或工件表面，轴送粉或送丝式喷头的激光喷头发射激光光束熔融金属粉末形成熔池，使基板或工件表面局部产生高温，从熔池保护块的第一进气口通入保护气体(保护气流1)，保护气体充盈第一环形空腔和第一环形排气槽，并经第二底板上的环形阵列圆孔喷出形成环形保护气帘，隔绝熔池与***空气，防止金属熔池被氧化；
环形阵列圆孔喷出的保护气流速度表达式为：
式中，v1为环形保护气流速度，Qs为保护气的进气流量，N为环形阵列圆孔数量，D1为环形阵列圆孔直径。在保证熔池不受气流影响的前提下形成隔离效果较好的气帘时，环形保护气流速度v1范围为0.8m/s～2.5m/s。
S02：金属熔池凝固过程中，从熔道保护块顶端的第二进气口通入保护气体(保护气流2)，保护气体充盈第二空腔和第二矩形排气槽，并经第二底板上的矩形阵列圆孔喷出形成矩形保护气帘，隔绝熔道与***空气，防止金属在凝固过程中被氧化；
矩形阵列圆孔喷出的保护气流速度表达式为：
式中，v2为矩形保护气流速度，Qs为保护气的进气流量，M为矩形阵列圆孔数量，D2为矩形阵列圆孔直径。在保证熔池不受气流影响的前提下形成隔离效果较好的气帘时，环形保护气流速度v2范围为0.8m/s～2.5m/s。
S03：激光束熔融金属粉末过程中产生烟尘和飞溅，保护气体(除尘除烟气流)经除烟除尘罩的第三进气口通入，在抽气装置的作用下，保护气体经分流进气块形成向集流排气块流动的横向保护气体层流或纵向保护气体层流，横向保护气体层流或纵向保护气体层流流经熔池正上方时，形成微负压，烟尘和飞溅在微负压作用下向上移动至保护气体层流或纵向保护气体层流的流场中，随保护气体经集流排气块排出，以防止烟尘与飞溅的污染和对光路的损伤；
除烟除尘罩中横向保护气体层流或纵向保护气体层流的平均气流速度表达式为：
式中，v3为横向或纵向层流的平均气流速度，Qr为除烟除尘气流的进气流量，D3为分流进气块进气孔直径。横向或纵向层流的平均气流速度v3的范围确定为5.0m/s～12.0m/s。
保护气体可选氩气、氮气、氦气中的一种或多种。
实施例2：本实例去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置与实施例1的去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置基本相同，不同之处在于：
熔道保护块2包括熔道保护块外罩2-1和熔道保护块内罩2-2，熔道保护块外罩2-1套设在熔道保护块内罩2-2外侧，熔道保护块外罩2-1和熔道保护块内罩2-2的底面位于同一水平面上，条形板固定设置在熔道保护块外罩2-1和熔道保护块内罩2-2的底面上，第二进气口2-4开设在熔道保护块外罩2-1的顶端；
熔道保护块外罩2-1和熔道保护块内罩2-2之间形成的空腔为第二空腔2-3可将从第二进气口2-4进入的保护气体均匀分散于第二矩形排气槽2-5，第二矩形排气槽2-5中的保护气体进而通过矩形阵列圆孔5-2形成矩形保护气帘。
实施例3：本实例去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置与实施例2的去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置基本相同，不同之处在于：罩体的底部内壁相对设置有与罩体一体成形的进气块固定框3-7和排气块固定框3-8，分流进气块3-3插设在进气块固定框3-7内，集流排气块3-4插设在排气块固定框3-8内；进气块固定框3-7和排气块固定框3-8可便于分流进气块3-3和集流排气块3-4的更换。
实施例4：本实例去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置与实施例3的去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置基本相同，不同之处在于：
除烟除尘罩3顶端开设有第一安装孔3-5，除烟除尘罩3通过第一安装孔3-5安装设置在同轴送粉或送丝式喷头上，除烟除尘罩3底端开设有第七安装孔3-6，第一底板4上开设有与第七安装孔3-6对应的第六安装孔4-4，第一底板4通过第六安装孔4-4和第七安装孔3-6固定设置在除烟除尘罩3的底面；所述第一底板4和除烟除尘罩3的底面通过螺栓和垫圈固定；
中空锥形台4-2与第一底板4一体成形，中空锥形台4-2上开设有第五安装孔4-3，熔池保护块1的内壁开设有与第五安装孔4-3对应的第二安装孔1-4，熔池保护块1通过第二安装孔1-4和第五安装孔4-3固定设置在中空锥形台4-2外侧；
第一底板4的中部环状布设有第十安装孔4-5，熔道保护块外罩2-1的顶端端头设置有环状承台，环状承台与熔道保护块外罩2-1一体成形，环状承台与中空锥形台4-2同轴，环状承台上开设有第九安装孔2-8，熔道保护块外罩2-1通过第十安装孔4-5和第九安装孔2-8固定设置在第一底板4的底面；熔道保护块外罩2-1的顶板内侧面竖直设置有内螺纹套管2-9，熔道保护块内罩2-2的顶板外侧面设置有与内螺纹套管2-9对应的第四安装孔2-7，熔道保护块内罩2-2通过第四安装孔2-7和内螺纹套管2-9固定设置在熔道保护块外罩2-1内；熔道保护块内罩2-2的底板上开设有第三安装孔，第二底板5的条形板上开设有与第三安装孔对应的第八安装孔5-3，第二底板5通过第八安装孔5-3和第三安装孔固定设置在防氧化装置的底面；
除烟除尘罩3、熔池保护块1、第一底板4、熔道保护块外罩2-1、熔道保护块内罩2-2和第二底板5之间的连接均采用安装孔，有利于部件的拆卸和更换。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (9)
1.一种去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，其特征在于：包括防氧化装置和除烟除尘罩(3)，
除烟除尘罩(3)包括同轴设置的罩体和中空锥形台(4-2)，罩体顶端固定设置在同轴送粉或送丝式喷头上，罩体底面固定设置有第一底板(4)，第一底板(4)的中心开设有第一通孔(4-1)，中空锥形台(4-2)的顶端固定设置在第一底板(4)的底面中心且中空锥形台(4-2)与第一通孔(4-1)同轴，同轴送粉或送丝式喷头的激光喷头和送粉或送丝管道均穿过罩体、第一底板(4)的第一通孔(4-1)并向下延伸至中空锥形台(4-2)的中心锥孔内，激光喷头与中空锥形台(4-2)的中心锥孔同轴，送粉或送丝管道喷头的延长线交汇点位于中心锥孔的中心轴上，罩体的底部相对设置有第三进气孔(3-1)和第三排气孔(3-2)，第三进气孔(3-1)和第三排气孔(3-2)位于同一水平轴线上，罩体的底部内壁相对设置有与第三进气孔(3-1)和第三排气孔(3-2)匹配的分流进气块(3-3)和集流排气块(3-4)，第三进气孔(3-1)与分流进气块(3-3)连通，第三排气孔(3-2)与集流排气块(3-4)连通，第三进气孔(3-1)外接送气装置，第三排气孔(3-2)外接抽气装置；
防氧化装置包括熔池保护块(1)和熔道保护块(2)，防氧化装置的底面固定设置有第二底板(5)，第二底板(5)包括一体成形的环形板和条形板，环形板固定设置在熔池保护块(1)的底面，条形板固定设置在熔道保护块(2)的底面；
熔池保护块(1)套设在除烟除尘罩(3)的中空锥形台(4-2)外侧，熔池保护块(1)上设置有第一进气口(1-1)、第一环形空腔(1-3)和第一环形排气槽(1-2)，第一环形空腔(1-3)和第一环形排气槽(1-2)均与除烟除尘罩(3)的中空锥形台(4-2)同轴，第一进气口(1-1)与第一环形空腔(1-3)连通，第一进气口(1-1)外接送气装置，第一环形排气槽(1-2)位于熔池保护块(1)的底部且第一环形排气槽(1-2)与第一环形空腔(1-3)连通，环形板上开设有环形阵列圆孔(5-1)，环形阵列圆孔(5-1)与除烟除尘罩(3)的中空锥形台(4-2)同轴，环形阵列圆孔(5-1)与第一环形排气槽(1-2)连通；
熔道保护块(2)位于增材制造熔道的正上方，熔道保护块(2)上设置有依次连通的第二进气口(2-4)、第二空腔(2-3)和第二矩形排气槽(2-4)，第二进气口(2-4)设置在第二空腔(2-3)顶端，第二进气口(2-4)外接送气装置，第二矩形排气槽(2-4)设置在第二空腔(2-3)底部，条形板上开设有矩形阵列圆孔(5-2)，矩形阵列圆孔(5-2)与第二矩形排气槽(2-4)连通。
2.根据权利要求1所述去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，其特征在于：熔道保护块(2)包括熔道保护块外罩(2-1)和熔道保护块内罩(2-2)，熔道保护块外罩(2-1)套设在熔道保护块内罩(2-2)外侧，熔道保护块外罩(2-1)和熔道保护块内罩(2-2)的底面位于同一水平面上，条形板固定设置在熔道保护块外罩(2-1)和熔道保护块内罩(2-2)的底面上，熔道保护块外罩(2-1)和熔道保护块内罩(2-2)之间形成的空腔为第二空腔(2-3)，第二进气口(2-4)开设在熔道保护块外罩(2-1)的顶端。
3.根据权利要求2所述去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，其特征在于：罩体的底部内壁相对设置有与罩体一体成形的进气块固定框(3-7)和排气块固定框(3-8)，分流进气块(3-3)插设在进气块固定框(3-7)内，集流排气块(3-4)插设在排气块固定框(3-8)内。
4.根据权利要求3所述去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，其特征在于：分流进气块(3-3)和集流排气块(3-4)内设置空腔，分流进气块(3-3)的出气端设置有第一阵列气孔，集流排气块(3-4)的进气端设置有第二阵列气栏。
5.根据权利要求4所述去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，其特征在于：分流进气块(3-3)和集流排气块(3-4)内设置有对应的纵向导流板或横向导流板。
6.根据权利要求1所述去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，其特征在于：除烟除尘罩(3)顶端开设有第一安装孔(3-5)，除烟除尘罩(3)通过第一安装孔(3-5)安装设置在同轴送粉或送丝式喷头上，除烟除尘罩(3)底端开设有第七安装孔(3-6)，第一底板(4)上开设有与第七安装孔(3-6)对应的第六安装孔(4-4)，第一底板(4)通过第六安装孔(4-4)和第七安装孔(3-6)固定设置在除烟除尘罩(3)的底面。
7.根据权利要求1所述去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，其特征在于：中空锥形台(4-2)与第一底板(4)一体成形，中空锥形台(4-2)上开设有第五安装孔(4-3)，熔池保护块(1)的内壁开设有与第五安装孔(4-3)对应的第二安装孔(1-4)，熔池保护块(1)通过第二安装孔(1-4)和第五安装孔(4-3)固定设置在中空锥形台(4-2)外侧。
8.根据权利要求2所述去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，其特征在于：第一底板(4)的中部环状布设有第十安装孔(4-5)，熔道保护块外罩(2-1)的顶端端头设置有环状承台，环状承台与熔道保护块外罩(2-1)一体成形，环状承台与中空锥形台(4-2)同轴，环状承台上开设有第九安装孔(2-8)，熔道保护块外罩(2-1)通过第十安装孔(4-5)和第九安装孔(2-8)固定设置在第一底板(4)的底面；熔道保护块外罩(2-1)的顶板内侧面竖直设置有内螺纹套管(2-9)，熔道保护块内罩(2-2)的顶板外侧面设置有与内螺纹套管(2-9)对应的第四安装孔(2-7)，熔道保护块内罩(2-2)通过第四安装孔(2-7)和内螺纹套管(2-9)固定设置在熔道保护块外罩(2-1)内；熔道保护块内罩(2-2)的底板上开设有第三安装孔，第二底板(5)的条形板上开设有与第三安装孔对应的第八安装孔(5-3)，第二底板(5)通过第八安装孔(5-3)和第三安装孔固定设置在防氧化装置的底面。
9.一种去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造方法，其特征在于：采用权利要求1～8任一项所述去除烟尘和飞溅并防氧化的增材制造装置，具体步骤如下：
S01：金属粉末经同轴送粉或送丝式喷头的送粉或送丝管道的基板或工件表面，轴送粉或送丝式喷头的激光喷头发射激光光束熔融金属粉末形成熔池，使基板或工件表面局部产生高温，从熔池保护块的第一进气口通入保护气体，保护气体充盈第一环形空腔和第一环形排气槽，并经第二底板上的环形阵列圆孔喷出形成环形保护气帘，隔绝熔池与***空气，防止金属熔池被氧化；
S02：金属熔池凝固过程中，从熔道保护块顶端的第二进气口通入保护气体，保护气体充盈第二空腔和第二矩形排气槽，并经第二底板上的矩形阵列圆孔喷出形成矩形保护气帘，隔绝熔道与***空气，防止金属在凝固过程中被氧化；
S03：激光束熔融金属粉末过程中产生烟尘和飞溅，保护气体经除烟除尘罩的第三进气口通入，在抽气装置的作用下，保护气体经分流进气块形成向集流排气块流动的横向保护气体层流或纵向保护气体层流，横向保护气体层流或纵向保护气体层流流经熔池正上方时，形成微负压，烟尘和飞溅在微负压作用下向上移动至保护气体层流或纵向保护气体层流的流场中，随保护气体经集流排气块排出，以防止烟尘与飞溅的污染和对光路的损伤。
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