（湖南华曙高科技有限责任公司 湖南 长沙 410205）
技术领域
本实用新型属于增材制造技术领域，具体涉及一种金属增材制造设备。
背景技术
现有技术的金属增材制造工艺在工件建造的过程中，都需要在主体设备工作腔体内持续的充入保护气体，使得腔体内氧含量浓度保持在某一设定值以下，以确保整个工作腔体内金属粉末材料不会因为过高的氧含量而发生氧化，产生杂质以及发生爆炸等危险情况，确保工件每一层烧结时的质量，同时在烧结平面上，也需要一直保持有气流，持续带走激光烧结过程中产生的烟尘和氧化物等杂质，以保证工件的烧结质量。
烧结平面上的气流要求在不同位置尽量均衡，保持同样的强度和速度。现有方案一般都采用单个气流进口和单个气流出口，在气流的均衡性上较难控制，很难实现流场的调整和各处一致的均衡性，无法实现对气源和气流管道的控制，很难获得稳定的工作腔体内部的保护气体流场，从而导致无法完成工件的高质量烧结。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种实现烧结表面的气流均衡性的最优化，工作腔体内能获得更稳定流场的保护气体流场，从而获得打印工件的最佳质量的金属增材制造设备。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种金属增材制造设备，包括气源输入口、工作腔体和集尘器，所述气源输入口外接气体供应源，气体供应源产生的保护气体通过气源输入口进入工作腔体，工作腔体的一侧壁设有进气口、工作腔体的另一侧壁设有出气口，进气口、工作腔体、出气口和集尘器依次闭环连接形成一个保护气体循环系统。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述工作腔体的一侧壁和另一侧壁为相对两侧。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述金属增材制造设备还包括多条气流管道，所述气流管道的数量为进气口和出气口的数量之和，用于依次顺序连接出气口、集尘器和进气口。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述工作腔体的一侧壁的底部设有至少一个进气口，所述工作腔体的另一侧的底部设有至少一个出气口。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述工作腔体的侧壁的顶部设有进气口和/或出气口。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述金属增材制造设备还包括测速仪，所述测速仪设于进气口的入口处和出气口的出口处，用于测试保护气体出入工作腔体的流动速度。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述金属增材制造设备还包括激光振镜，所述激光振镜设于工作腔体的顶板上。
作为本实用新型的进一步优选方案，所述金属增材制造设备还包括成型缸体，所述成型缸体设于工作腔体的底板外侧。
作为本实用新型的进一步优选方案，通过所述激光振镜对烧结激光的偏转，在所述工作腔体的底板内侧形成具有一定幅面的烧结平面，所述烧结平面的长度小于成型缸体的长度。
本实用新型提供一种金属增材制造设备，具有以下有益效果：
通过在工作腔体的外侧壁设置多个进气口和出气口，结合对集尘器的风机输出流量和频率等参数的控制，实现对工件烧结平面上保护气场的均衡性的优化，更好地带走烧结过程中产生的烟雾、颗粒物和氧化物等杂质，提高工件的烧结质量。
附图说明
图1为本实用新型金属增材制造设备的结构示意图；
图2为本实用新型金属增材制造设备的工作腔体内气流分析示意图；
图中附图标记如下：
1、激光振镜，2、模拟激光，3、工作腔体，4、进气口，5、出气口，6、烧结平面，7、成型缸体，8、集尘器，9、气源输入口，10、气流管道，11、烧结平面上气流，12、工作腔体上层气流。
具体实施方式
为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，以下将结合说明书附图和具体实施例做进一步详细说明。
如图1所示，金属增材制造设备包括气源输入口9、工作腔体3和集尘器8，气源输入口9外接气体供应源，气体供应源产生的保护气体通过气源输入口9进入工作腔体3，工作腔体3的一侧壁设有单个或多个进气口4、工作腔体3的另一侧壁设有单个或多个出气口5，进气口4、工作腔体3、出气口5和集尘器8依次闭环连接形成一个保护气体循环。工作腔体3是金属增材制造设备的工件烧结的腔体，烧结的过程中持续有保护气体循环，保证工作腔体3内的氧含量浓度在设定的参数以下。进气口4将保护气体输入工作腔体3，进气口4的数量设置为单个或多个，并且通过改变每个进气口4的形状大小，每个进气口4的流量不同，实现了进气口4保护气体流量可控性。激光振镜1在烧结过程中通过激光烧结选定区域金属粉末实现工件的逐步成型，集尘器8在烧结过程中不断循环清洁保护气体，除去烧结过程中产生的各种杂质。出气口5连接集尘器8的保护气体输入端，不断将工作腔体3内含杂质的气体输入集尘器8进行循环清洁；进气口4连接集尘器8的保护气体输出端，将经过集尘器8清洁后的保护气体输入至工作腔体3，为工作腔体3不断输入洁净的保护气体；由于集尘器内风机的作用，保护气体在工作腔体3内由进气口4流向出气口5，由出气口5流向集尘器8，再由集尘器8流向进气口4，最后由进气口4流向工作腔体3，如此循环往复，完成工作腔体3内保护气体的清洁，并通过调节进气口4、出气口5的直径大小以及风机的功率和频率，实现进气口4和出气口5保护气体流量、速度的可控性。
具体地，工作腔体3的一侧壁和另一侧壁为相对两侧。在本实用新型中，相对的两侧壁设置的进气口4和出气口5，保护气体在集尘器8的控制下，能很好的实现保护气体流向的稳定性和均衡性，是本实用新型最优的技术方案，当然工作腔体3的一侧壁和另一侧壁为相邻侧也属于本实用新型的保护范围，在此不做详细描述。
本实用新型的金属增材制造设备，还包括多条气流管道10，所述气流管道10的数量为进气口4和出气口5的数量之和，用于依次顺序连接出气口5、集尘器8和进气口4。在本实用新型中，接近进气口4一侧的气流管道10，一端与进气口4的保护气体输入端连接，另一端与集尘器8的保护气体输出端连接；接近出气口5一侧的气流管道10，一端与出气口5的保护气体输出端连接，另一端与集尘器8的保护气体输入端连接。
作为本实用新型的一种实施方式，工作腔体3的一外侧壁的底部设有至少两个进气口4，工作腔体3的另一侧的底部设有至少两个出气口5。由于工件烧结一般发生在工作腔体3内侧的底部，因此产生的烟雾、颗粒物和氧化物等杂质比较多，需要保护气体形成的气场将杂质去除，金属粉末也更加需要保护气体的保护，以使氧气浓度将至设定值以下，尽量或者完全避免金属粉末被氧气所氧化，而产生工件不必要的烧结质量问题。参照图2，工作腔体3的右外侧壁的底部设有两个进气口4，工作腔体3的左外侧壁的底部设有两个出气口5，且进气口4和出气口5对称设置。
具体地，工作腔体3的一侧壁的顶部设有至少一个进气口4，工作腔体3的另一侧壁的顶部设有至少一个出气口5。参照图2，工作腔体3的右侧壁的顶部设有一个进气口4，工作腔体3的左侧壁的顶部设有一个出气口5，形成工作腔体上层气流12，工作腔体3的侧壁顶部设置的进气口4和出气口5作为工作腔体3的额外气体出入口，在需要的时候可单独控制和开关，形成工作腔体上层气流12，作为工作腔体3内保护气体流场调节的另外一个手段，来获得更优化的保护气体流场效果，也可以作为工作腔体3内顶部元器件的保护性气帘。
本实用新型的金属增材制造设备，还包括测速仪，测速仪设于进气口4的入口处和出气口5的出口处，用于测试保护气体出入工作腔体3的流动速度。增加测速仪，测得保护气体在进气口4入口处和出气口5的出口处的风速，通过常规的控制器，实现风场的流速自动调节，避免人工操作的不便与结果的不准确性。
本实用新型的金属增材制造设备，还包括激光振镜1，激光振镜1设于工作腔体3的顶板上。
本实用新型的金属增材制造设备，还包括成型缸体7，成型缸体7设于工作腔体3的底板外侧。
具体地，通过激光振镜1对烧结激光的偏转，在工作腔体3的底板内侧形成具有一定幅面的烧结平面6，烧结平面6的长度小于成型缸体7的长度。参照图1，引入模拟激光2，模拟激光2被激光振镜1偏转而形成两个极限位置所包覆的区域即为烧结平面6。通过对气源输入口和外接气体供应源的控制调节，进气口4和出气口5的高度、角度、形状和直径的设置，以及集尘器8内风机频率和风压的调整，形成烧结平面上气流11，烧结平面上气流11的上层和下层制件可以实现不同的控制，更好的实现烧结平面6上方的保护气体流场均衡性，实现烧结平面上气流11的最优化，保证烧结平面6上不同位置的气体流速都近乎相同，且均在设定标准区域和参数内，能很好的完成对工作腔体3内含杂质的气体进行循环清洁，并对工作腔体3内待烧结的金属粉末进行很好的防氧化保护。
本实用新型通过在工作腔体的一侧壁设有单个或多个进气口、工作腔体的另一侧壁设有单个或多个出气口，进气口、工作腔体、出气口和集尘器依次闭环连接形成一个保护气体循环系统，结合对集尘器的风机输出流量和频率等参数的控制，实现对工件烧结平面上保护气场的均衡性的优化，更好地带走烧结过程中产生的烟雾、颗粒物和氧化物等杂质，提高工件的烧结质量。
以上实施例仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均应属于本实用新型的保护范围。应当指出，在不脱离本实用新型原理前提下的若干修改和修饰，应视为本实用新型的保护范围。
论文作者:潘良明， 周智阳
论文发表刊物:《科技新时代》2019年7期
论文发表时间:2019/9/9
标签：进气口论文; 气口论文; 工作论文; 气体论文; 侧壁论文; 实用新型论文; 气流论文; 《科技新时代》2019年7期论文;