[发明专利]适用于金属粉末激光快速成型的安全控制方法

说明书

本发明提供了一种适用于金属粉末激光快速成形的安全控制方法，其包括如下步骤：S1：在金属粉末激光快速成型前，控制成型舱室内的气压为3～5mbar、氧含量为不高于0.05％，开始进行金属粉末激光快速成型；S2：在金属粉末激光快速成型过程中，监视成型舱室内的氧含量，当氧含量超标时，切断激光输出，并通过补气和清洗的方式将氧含量调节至合格水平后，恢复激光输出；S3：在金属粉末激光快速成型完毕后，需要去除零件时，调节成型舱室内的气压达到0.1MPa后，调节氧含量不低于19％，打开成型舱室，取出零件。本发明的优点在于：1、提高了成形过程的质量和安全；2、提高了设备自动化程度，降低了人工成本和成形的报废率；3、提高了取件过程中的人身安全。

技术领域

本发明涉及一种适用于金属粉末激光快速成型的安全控制方法，属于激光选区成型技术领域。

背景技术

金属粉末激光快速成型技术，是先由CAD软件产生零件三维模型，然后由分层软件对三维模型按照一定的厚度进行分层切片处理，获取各截面的几何信息，然后根据切片轮廓设计出扫描轨迹，并将其转化成工作台或振镜XY轴的运动指令。成型时，具有一定功率密度的激光束照射到基材表面，将金属粉末熔化形成熔池，根据给定的各层截面的路径规划，将金属材料逐层扫描堆积，最后制造出金属实体零件。为防止某些金属在成型的过程中氧化，以上过程在一个气氛保护的舱室中进行，使激光成型过程中的金属不被氧化。

目前，主要存在的问题和缺点如下：

1、在金属粉末激光快速成型前，采用置换方式，向舱室内部充入惰性气体，将舱室内部氧气排出去，直至舱室氧含量达到指标才可以成型，但是这样的方式会使舱室内部死角区域滞留大量的氧气，可能导致成型过程中氧含量可能突然升高，造成金属零件的大面积氧化和大量内部缺陷，而且对于活泼金属，存在一定的燃爆危险；

2、在金属粉末激光快速成型过程中，舱室内部氧含量超标后，激光器会继续开光，这样成型的零件容易发生氧化，而且对于一些活泼金属，可能会发生燃爆危险；

3、在成型过程中，由于某种原因，成型舱室内部的氧含量超标，激光器关光，成型过程就此停止，在没有操作人员的干预下，成型的金属零件就报废了；

4、在成型完成后，由于舱室内部存在高浓度氩气，开启舱门后，会对操作人员造成窒息的危险。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前存在的问题，设计提供一种新的适用于金属粉末激光快速成型的安全控制方法，保证成型过程的安全、顺利进行以及人员安全。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种适用于金属粉末激光快速成型的安全控制方法，其创新点在于，包括如下步骤：

S1：在金属粉末激光快速成型前，控制成型舱室内的气压为3～5mbar、氧含量不高于0.05％,开始进行金属粉末激光快速成型；

S2：在金属粉末激光快速成型过程中，监视成型舱室内的氧含量，当氧含量超标时，切断激光输出，并通过补气和清洗的方式将氧含量调节至合格水平后，恢复激光输出；

S3：在金属粉末激光快速成型完毕后，需要去除零件时，调节成型舱室内的气压达到0.1MPa后，调节氧含量不低于19％，打开成型舱室，取出零件。

作为优选方案，步骤S1和S2包括如下操作：

通过中央控制系统控制真空泵开启，真空泵将成型舱室内部的空气抽除，待成型舱室内部压力达到0.1MPa后，真空泵停止抽真空，惰性气体通过补气阀进入箱体内部，成型舱室内部装有压力传感器，检测成型舱室内部箱体压力，压力控制保持在3～5mbar，待压力超过5mbar后，清洗阀自动排出气体，通过这种方式不断清洗，待箱体内部氧含量达到指标要求方可开始成型；而且在成型过程中，不断地对成型舱室内部补气和排气，使箱体内部氧含量和压力处于一定范围值内。