[发明专利]选择性激光熔化系统、气体循环装置和打印方法

说明书

本发明属于增材制造设备技术领域，涉及一种选择性激光熔化系统，包括选择性激光熔化设备、保护性气体输出装置和气体循环装置，所述选择性激光熔化设备包括成形腔、压力计和氧变送器；所述气体循环装置包括壳体、抽真空组件和气体循环过滤组件；所述成形腔、气体循环过滤组件形成第一气路，所述保护性气体输出装置、成形腔、抽真空组件形成第二气路，所述保护性气体输出装置、所述气体循环过滤组件形成第三气路，每条气路包括若干连接件，所述第一气路、第二气路和第三气路通过共用部分所述连接件互联。根据本发明提供的方案，可以提高成形腔内的成形材料内部的除氧效率，加快整体除氧速度；此外还提供了应用于所述系统的气体循环装置和打印方法。

技术领域

本发明实施例属于增材制造设备技术领域，尤其涉及一种选择性激光熔化系统，以及应用于该选择性激光熔化系统的气体循环装置和打印方法。

背景技术

现有的增材制造设备广泛采用选择性激光熔化技术(Selective Laser Melting，SLM)，SLM是金属件直接成形的一种增材制造技术，该技术是根据CAD模型，利用激光聚焦对成形材料逐层熔覆堆积的增量制造方式，其中成形腔中的温度、氧气浓度、保护性气体流经成形材料(特别是金属粉末和塑料粉末)表面的速度都会对打印成品的质量产生影响，比如，在无保护性气体保护下进行打印作业时，成形材料中含有的Fe、C、Si、Mn、Ti、Ca等元素通常容易与空气中的氧气、氮气发生化学反应，会在打印区域的液态金属表面形成一层氧化物，降低液态金属的润湿性，造成打印成品球化、开裂、夹渣等问题，有时甚至会燃烧及爆炸，因此需要在成形腔中注入保护性气体，使成形腔中氧含量低于一定的值；另外，在保护性气体保护性进行打印作业时，由于成形材料因高温溶化产生飞溅，使得成形腔积累大量的烟雾和飞溅颗粒，这些杂质与成形材料混合并被激光熔接到成品中导致打印成品存在缺陷，且烟尘沉积到激光透射玻璃上，导致激光能量输入衰减，同时成形区上部烟雾和飞溅颗粒会吸收和反射部分激光的能量，导致激光在聚焦面的能量被大大地削弱，使得成形材料吸收不到足够的能量熔化不充分，因此还需在加工过程中对成形腔内的气体进行净化处理。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术存在如下问题：

1、设备中氧气去除不充分，比如选择性激光熔化设备添加成形材料时，因材料可能与空气接触，高纯度保护性气体难以进入加工材料内部，导致进行打印作业的过程中氧气浓度发生变化，如果加工材料内部氧气含量过高，将产生氧气排除不充分的问题，影响打印效果；

2、氧气去除时间过久，现有方案在加工前利用常压对流方式置换设备及循环气路的气体，需要消耗较长的时间才能使成形腔的氧气浓度达到加工要求，工作效率低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种选择性激光熔化系统，以解决现有技术中选择性激光熔化系统中氧气排除不充分或者氧气排除时间过长的问题。

一方面，本发明实施例提供一种选择性激光熔化系统，所述系统包括选择性激光熔化设备、保护性气体输出装置和气体循环装置，其中，所述选择性激光熔化设备包括成形腔、设置在成形腔的腔壁上的压力计和氧变送器；所述气体循环装置包括壳体和设置于所述壳体的内腔的抽真空组件和气体循环过滤组件；

所述成形腔、气体循环过滤组件形成第一气路，所述保护性气体输出装置、成形腔、抽真空组件形成第二气路，所述保护性气体输出装置、所述气体循环过滤组件形成第三气路，每条气路包括若干连接件，所述第一气路、第二气路和第三气路通过部分共用所述连接件互联，所述连接件包括连接管和气路开关。

进一步地所述第一气路上的气路开关包括第一真空挡板阀和第二真空挡板阀，所述第二气路上的气路开关包括第一电磁阀和第三真空挡板阀，所述第三气路上的气路开关包括第二电磁阀和第三电磁阀；

与所述保护性气体输出装置连接的连接管包括第一输气管和第二输气管，与所述成形腔连通的连接管包括抽真空出气管、循环出气管和循环进气管，与所述抽真空组件连接的连接管包括抽真空进气管，与所述气体循环过滤组件连接的连接管包括过滤进气管、过滤出气管；