[实用新型]一种增材制造激光成型设备气氛控制系统

说明书

本实用新型涉及一种增材制造激光成型设备气氛控制系统，属于增材制造技术领域，该系统包括：惰性气体置换单元，用于根据成型区域的连通空间体积以及设定的氧含量，计算所需的置换气体量，并控制成型腔体内的气体置换；稳压单元，用于在成型过程中调节成型腔体内的压力；差压调节单元，用于调节成型过程中的吹风风量。采用该系统进行气氛控制，分为前期系统调试过程与后期的自动控制过程，解决了现有技术中增材制造激光成型设备的气氛控制存在惰性气体浪费、控制程序复杂、气体参数不一致、互换性差的技术问题，减少了气体浪费，提高了稳定性，统一了压力、流量、差压等调试参数，提高了批量设备互换性。

技术领域

本实用新型属于增材制造技术领域，特别是涉及一种增材制造激光成型设备气氛控制系统。

背景技术

目前，工业应用的增材制造主流技术都是利用激光为能量源将粉末熔化或粘结成型，例如SLM、SLS、LSF等技术。激光在进行粉末熔融的过程中，会与氧气、氮气等气体发生反应，造成成型零件质量不合格。为防止在粉末熔融的过程中被氧化，一般的增材制造激光成型设备的加工区域都是处在惰性气体保护中或真空环境中。

现有技术中通常采用以下方法进行气氛控制：首先通过进、排气阀门与手控流量计，调节设备各个部分惰性气体进入量，并通过氧传感器检测成型区域氧含量，当氧含量较低时，关闭大流量惰性气体进入阀，开启小流量惰性气体进入阀，从而维持整个成型过程中所需的气氛环境。

但上述技术中存在以下缺点：(1)整个成型过程中小流量气体始终通入，使氧含量达到要求后持续降低，由此造成不必要的浪费；(2)成型过程中突发意外造成氧含量上升，将导致大流量气体与小流量气体来回切换，控制程序麻烦且设备稳定性差；(3)根据同型号不同设备的安装差异、密封差异等其需要的小流量气体数值不等，造成批量设备气路调试参数不一致；(4)成型过程中同型号不同设备腔体内部压力根据安装差异、密封差异和气路控制等条件不一致，造成检测压力值不一致，导致系统中流量参数、差压参数等受影响，最终影响风机、过滤系统参数值，导致设备调试困难、互换性差。因此，如何使成型区域拥有更好的气控环境，是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种增材制造激光成型设备气氛控制系统，采用该系统进行气氛控制，解决了现有技术中增材制造激光成型设备的气氛控制存在惰性气体浪费、控制程序复杂、气体参数不一致、互换性差的技术问题。

本实用新型的目的在于提供一种增材制造激光成型设备气氛控制系统，包括：

惰性气体置换单元，用于根据成型区域的连通空间体积以及设定的氧含量，计算所需的置换气体量，并控制成型腔体内的气体置换；

稳压单元，用于在成型过程中调节成型腔体内的压力；

差压调节单元，用于调节成型过程中的吹风风量。

在上述技术方案中，优选的，所述惰性气体置换单元包括气体置换控制器；

以及与所述气体置换控制器相连的：除尘柜进气阀，除尘柜排气阀，气体置换进气阀，气体置换排气阀，分别控制成型腔体、收粉槽、成型轴和除尘柜的进气流量的流量控制阀一、流量控制阀二、流量控制阀三和流量控制阀四，测量整个气体置换过程中进气总量的电子流量计，和检测成型腔体内气体氧含量的氧传感器；所述除尘柜进气阀、流量控制阀四、除尘柜和除尘柜排气阀依次相连，所述气体置换进气阀、流量控制阀一、成型腔体和气体置换排气阀依次相连，所述气体置换进气阀、流量控制阀二和收粉槽依次相连，所述气体置换进气阀、流量控制阀三和成型轴依次相连，所述电子流量计分别与气体置换进气阀、除尘柜进气阀相连。

当成型过程前期气体置换时，除尘柜进、出气阀以及气体置换进、出气阀开，并通过电子流量计与氧传感器反馈信号，当氧含量降到设定值以下时，除尘柜进、出气阀以及气体置换进、出气阀关闭。

在上述技术方案中，优选的，所述稳压单元包括稳压控制器；