[发明专利]一种活性金属激光选区烧结密封装置及烧结气体保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性金属激光选区烧结密封装置及烧结气体保护方法，属于金属3D打印技术领域。

背景技术

激光选区烧结技术SLM是激光金属3D打印领域的重要分支，用于个性化、小批量的快速制造。成型材料多为单一组分金属粉末，包括奥氏体不锈钢、镍基合金、铝合金，钛基合金、钴铬合金和贵重金属等。激光束快速烧结金属粉末并获得连续的熔道，可以直接获得几乎任意形状、具有完全冶金结合、高精度的近乎致密金属零件。主要应用领域是航空、航天、军工、模具制造及医疗领域。

针对活性金属的激光选区烧结过程中，水含量和氧含量是影响成型质量的关键因素。目前市场上的激光选区烧结设备，对于水氧含量的控制，均在1000ppm（0.1%）以上，主要有两种工艺方式，第一种是利用高纯氩气/氮气稀释密封工作舱内的氧含量，造成气体浪费和准备时间过长；第二种是利用真空泵抽真空，然后注入氩气/氮气，循环操作若干次后，达到1000ppm氧含量要求。这两种工艺方法对水含量未控制，且氧含量要求较低，浪费惰性气体等，并不适合镁合金，钛合金，铝合金等活性金属的激光烧结工艺要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种活性金属激光选区烧结密封装置，采用全新结构设计，大大降低了金属3D打印机的准备时间及氧水含量指标，有利于活性金属快速成型技术的应用。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种活性金属激光选区烧结密封装置，包括密封工作仓、惰性气体输送管道、过滤器、控制模块，以及分别与控制模块相连接的第一净化柱、风机、电控阀门、真空泵、温度传感器、压力传感器、水分传感器、氧分传感器；其中，惰性气体输送管道与密封工作仓相连通，且电控阀门设置于惰性气体输送管道上，控制惰性气体输送管道的通断；第一净化柱上设置进气口、出气口，第一净化柱的进气口通过管道经过滤器与密封工作仓相连通，第一净化柱的出气口通过管道经风机与密封工作仓相连通；真空泵气嘴通过管道与密封工作仓相连通；温度传感器、压力传感器、水分传感器和氧分传感器设置于密封工作仓内。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括与所述控制模块相连接的第二净化柱，第二净化柱上设置进气口、出气口，所述第一净化柱的进气口和第二净化柱的进气口通过管道汇聚后，再通过管道经所述过滤器与所述密封工作仓相连通，所述第一净化柱的出气口和第二净化柱的出气口通过管道汇聚后，再通过管道经所述风机与所述密封工作仓相连通。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一净化柱和第二净化柱中的净化材料均为铜触媒和分子筛。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括止回阀，所述真空泵气嘴通过管道经止回阀与密封工作仓相连通。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括与所述控制模块相连接的泄压阀，泄压阀的气嘴经管道与所述密封工作仓相连通。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括与所述控制模块相连接的减压阀，所述惰性气体输送管道上沿惰性气体进气口指向所连密封工作仓的方向上，依次设置减压阀、电控阀门。

作为本发明的一种优选技术方案：所述电控阀门为电磁阀。

作为本发明的一种优选技术方案：所述风机为高速变频风机。

作为本发明的一种优选技术方案：所述惰性气体为氩气或氮气。

本发明所述一种活性金属激光选区烧结密封装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明设计的活性金属激光选区烧结密封装置，采用全新结构设计，大大降低了金属3D打印机的准备时间及氧水含量指标，有利于活性金属快速成型技术的应用。

与此相应，本发明还要解决的技术问题是提供一种基于本发明所设计活性金属激光选区烧结密封装置的烧结气体保护方法，大大降低了金属3D打印机的准备时间及氧水含量指标，可以快速有效安全地对活性金属激光烧结快速成型。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于活性金属激光选区烧结密封装置的烧结气体保护方法，包括所述密封工作仓气体置换方法，包括如下步骤：

步骤001.控制或保持真空泵工作，针对密封工作仓进行抽真空操作，并进入步骤002；

步骤002.检测密封工作仓中的绝对压力，并判断密封工作仓中的绝对压力是否小于等于预设压力阈值，是则进入步骤003，否则返回步骤001；

步骤003.控制真空泵停止工作，并进入步骤004；