[发明专利]节能镁合金3D打印装置及方法

说明书

本发明提供了一种节能镁合金3D打印装置和方法，该装置包括控制单元、补气单元、气体循环单元、排气单元、3D打印机，控制单元分别连接补气单元、气体循环单元、排气单元、3D打印机，补气单元、气体循环单元、排气单元分别通过管道连接3D打印机。该方法包括：向3D打印机内通入氩气；在打印过程中抽出、过滤循环3D打印机内的气体；持续监测3D打印机内的氧含量和压力，在氧含量为200ppm以下范围内打印，控制压力在设定内；从3D打印机内排出的气体经过滤后排放。本发明能持续提供清洁的氩气保护环境和稳定的压力，能进行大批量、大型零件打印，有效地降低了成本，提高了产品质量。

技术领域

本发明涉及合金成型制造技术领域，具体涉及一种制造镁合金零件的3D打印设备；本发明还涉及一种节能镁合金3D打印方法。

背景技术

镁合金是以镁为基础加入其它元素组成的合金，由其密度小、比强度高、弹性模量大、散热、减震性能好的优点，成为在航空航天、新能源汽车、医疗植入体、消费电子等领域轻量化零件的首选材料。传统的镁合金零件是通过铸造结合机加工的方式进行制造，该方式无法加工结构较为复杂或是壁厚较薄的零件。3D打印技术可以克服这一问题，能制造结构复杂的零件，从而提高产品的轻量化程度。公开号为CN206702220U的中国专利文献公开了一种SLM型3D打印机，该3D打印机包括壳体、壳体内通过安装框装设有转轴，转轴上通过液压缸连接有金属粉料罐，通过转轴旋转带动金属粉料管旋转，金属粉料管左右两侧设有刮板将物料铺平，壳体下部设有氩气储存箱，氩气储存箱两侧设有抽气管与工作腔连接，工作腔上设有排气管，当氩气充满工作腔后关闭排气管进行打印。该专利提供了一种氩气保护气氛下打印的方案。

然而，由于镁合金易燃爆、密度、熔沸点低的特点，3D打印过程中安全问题突出，易产生大量烟雾和粉尘。因而，目前包括该专利在内的研究成果均只能在氩气保护下短时间小批量打印，无法制造大型零件和进行长时间打印。即使是短时间小批量打印，目前的研究成果也没有公开打印机开启打印的临界值，该临界值可保证打印安全。另外，申请人还发现，在镁合金精密零件制造的3D打印中，压力和氧含量均对产品质量有关，本领域的技术人员容易知道，制造大型零件或长时间打印，即要保证打印安全，又不至于打印前通入氩气时间过长造成浪费，还要保证产品质量和成品率，其氧含量、压力等参数不是通过有限的实验能够得出的。

另外，由于长时间打印需要持续向3D打印机内置换清洁的氮气，以保持清洁的氩气保护环境，该过程耗能过高，难以在普通行业广泛使用，制约镁合金3D打印技术的发展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种节能镁合金3D打印装置及方法。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供了一种节能镁合金3D打印装置，包括控制单元、补气单元、气体循环单元、排气单元、3D打印机，所述控制单元分别连接补气单元、气体循环单元、排气单元、3D打印机，所述补气单元通过补气管连接3D打印机，所述气体循环单元通过循环抽出管和循环补入管连接3D打印机，所述排气单元通过排气管连接3D打印机。

通过气体循环单元将3D打印机内的气体持续抽出、净化后循环补入3D打印机，保持了3D打印机内清洁的氩气保护环境，满足长时间打印，同时将氩气净化后循环利用，极大程度地节约了成本。

具体地，补气单元包括增压机，增压机出口连接有单向阀。增压机入口连接氩气源，补气时由增压机提升压力，能提供3D打印机内的最佳压力环境，单向阀防止气体倒流，保障了安全。

具体地，气体循环单元包括抽气泵、循环过滤器，抽气泵入口通过抽气阀连接循环抽出管，抽气泵出口与循环过滤器连接，循环过滤器出口连接循环补入管。进一步地，所述抽气泵入口还连接有离心分离机。进一步地，所述抽气阀为气动阀，气动阀动力源为压缩气瓶。