[发明专利]一种用于增减材复合制造设备的保护气体处理装置

说明书

一种用于增减材复合制造设备的保护气体处理装置，包括气‑液‑气转化模块，气‑液‑气转化模块包括气体液化系统与液‑气转换装置，气体液化系统回收储存密封箱体内部气体，包括依次串接的气体过滤器、气体纯化器及气体液化装置，液‑气转换装置包括依次串接的汽化器、气体控制单元及冷风装置，汽化器与气体液化装置的输出端相接，冷风装置输出至密封箱体内部的加工位置。本发明通过气‑液‑气转化模块的气体液化系统与液‑气转换装置，实现在增减材复合制造工艺过程中冷却气完全循环，避免传统切削液冷却方式在增减材复合制造工艺过程产生的原理性副作用，增强工件在加工时的冷却润滑效果。

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体涉及一种用于增减材复合制造设备的保护气体处理装置。

背景技术

增减材复合制造技术是基于增材制造和减材制造工艺而形成的一种快速直接成形技术，该技术兼顾了增材制造技术和减材制造技术两者的共同优点，从而能够快速、直接地获得结构复杂、组织致密、形状精度和表面质量较高的机械零件，对于金属材料的增减材复合制造发展较为成熟，从而满足航空航天、智能制造等工业高精尖领域对精密零件的性能要求。

在增减材复合制造工艺过程中，为整体提升零件成形效率并保证零件具备良好的表面质量，通常采用“增减交替”的成形策略。成形过程通常在密封箱体环境中进行，增材过程对该密封环境有关元素有严格要求，譬如基于激光熔融沉积(SLM)+铣削的增减材复合制造设备工作不仅需要氩气气氛的保护环境，而且需要对成形室内部的水、氧水平进行严格控制以保证零件成形质量，但传统减材切削工艺中冷却润滑方式通常是以切削液等为主的湿式介质进行冷却润滑，切削液接触到温度较高的切削部位时会快速形成一层蒸汽膜从而阻断后续冷却液直接接触切削区域，极大程度削弱其冷却润滑效果；另外传统冷却润滑方式容易在零件已加工表面形成与冷却介质相关的滞留物，这将会对后续的零件增材过程形成不确定的影响；更重要的是，通常情况下，完成增材成形后，密封箱体内的氩气会被释放于大气中，造成局域空气污染，且造成资源浪费、增加制造成本。基于以上分析，传统切削液类冷却润滑方式难以适应金属增减材复合制造过程的工艺要求。因此，开发基于增减材复合制造装备的氩气等保护气体的回收储存、循环利用装置具有积极的工程应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中增减材加工过程中环境气体处理的问题，提供一种用于增减材复合制造设备的保护气体处理装置，在增减材复合制造过程中，能够有效避免由传统冷却润滑方式自身对密封箱体内的气氛环境造成影响，既能良好地实现减材加工中的冷却润滑效果，又能有助于控制零件在成形过程中不被氧化。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种用于增减材复合制造设备的保护气体处理装置，包括气-液-气转化模块，气-液-气转化模块包括气体液化系统与液-气转换装置，所述的气体液化系统回收储存密封箱体内部气体，包括依次串接的气体过滤器、气体纯化器及气体液化装置，所述的液-气转换装置包括依次串接的汽化器、气体控制单元及冷风装置，所述汽化器与所述气体液化装置的输出端相接，所述冷风装置输出至密封箱体内部的加工位置。

优选的，所述的气体控制单元及冷风装置连接控制显示模块。

优选的，所述的密封箱体连接气源与排空模块，气源与排空模块包括气源装置及排空装置，气源装置及排空装置均与控制显示模块相连，所述的气源装置为密封箱体内填充保护气体，排空装置用于调节密封箱体内部保护气体的压力。

优选的，所述的密封箱体内部设置传感器模块，传感器模块包括水传感器、氧传感器、压力传感器及温度传感器，传感器模块与控制显示模块相连，通过传感器模块实时检测并向控制显示模块反馈水、氧含量、压力及温度状态。

优选的，所述的密封箱体连接气体净化模块，气体净化模块与控制显示模块相连，气体净化模块回收储存密封箱体的内部气体，并通过干燥、吸附机制，降低回收气体的水、氧水平，并将净化后的气体输入至密封箱体内，完成气体净化。