本實(shí)用新型涉及增材制造領(lǐng)域，特別是涉及一種用于激光選區(qū)熔化制造的快速排氧的艙室布置結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

選擇性激光熔化SLM（Selective Laser Melting）技術(shù)是金屬增材制造的一種方法。SLM技術(shù)采用的加工材料為粒徑大約為15 μm-50 μm的金屬粉末。在加工過程中，激光器發(fā)出激光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)處理后照射到加工平面上，在控制系統(tǒng)控制下，激光按照導(dǎo)入至系統(tǒng)中的STL文件所計算的輪廓曲線，對金屬粉末鋪成的粉床進(jìn)行掃描，使金屬粉末融化形成成品。

在激光掃描粉床的過程中，激光照射下的金屬粉末很容易在高溫條件下與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，因此需要在密閉的成型室中通入高純度的氮?dú)狻鍤獾榷栊詺怏w對激光掃描過程進(jìn)行惰性氣體保護(hù)，防止金屬粉末高溫氧化?，F(xiàn)有增材制造設(shè)備的成型室多為上下兩個艙室構(gòu)成，下部為保護(hù)艙，上部為工作艙。在粉末床開始工作前，有必要先對上下兩個艙室的內(nèi)部同時排除氧氣。

現(xiàn)有的排氧技術(shù)有,直接向成型室內(nèi)部通入高純度的惰性氣體，使艙室內(nèi)部的氧含量不斷降低直至排除干凈。但這種方式，惰性氣體進(jìn)入艙室后于艙室內(nèi)原有的空氣混合，氣流速度較大時還會發(fā)生渦流，使得艙室內(nèi)原有的氣體與充入的惰性氣體混合，導(dǎo)致從艙室內(nèi)排出的氣體夾雜大量的惰性氣體，造成惰性氣體浪費(fèi)，排氧效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于激光選區(qū)熔化制造的快速排氧的艙室布置結(jié)構(gòu)，其通過在艙室內(nèi)設(shè)置一整流板，并配合以艙室內(nèi)的進(jìn)氣口與出氣口的位置，使得惰性氣體進(jìn)入艙室后按照一定路徑循環(huán)，以防止惰性氣體與艙室內(nèi)空氣混合排出。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：

一種用于激光選區(qū)熔化制造的快速排氧的艙室布置結(jié)構(gòu)，包括通過單向閥連通的上部艙室和下部艙室，單向閥的出口為過渡出口，且過渡出口朝向上部艙室，上部艙室還設(shè)有出氣口，上部艙室內(nèi)還設(shè)有整流板，整流板與上部艙室的內(nèi)壁之間形成通風(fēng)路徑，整流板圍成的空間與通風(fēng)路徑相連通，出氣口與過渡出口分別位于通風(fēng)路徑的終點(diǎn)和起點(diǎn)，且出氣口與過渡出口在通風(fēng)路徑內(nèi)呈對角線設(shè)置。

通過采取上述技術(shù)方案，惰性氣體從過渡出口進(jìn)入上部艙室，進(jìn)入整流板與上部艙室內(nèi)壁之間構(gòu)成的通風(fēng)路徑中，貼合上部艙室側(cè)壁運(yùn)動到上部艙室內(nèi)的頂部，最后運(yùn)動到對策的側(cè)壁上并從出氣口流出。在惰性氣體流動的過程中，形成壓差將通風(fēng)路徑圍城的空間內(nèi)的氣體壓出，最終隨惰性氣體排出。本方案中惰性氣體不易散亂，而是在沿通風(fēng)路徑循環(huán)運(yùn)動，先將通風(fēng)路徑中的空氣帶出艙室，然后再逐漸將艙室內(nèi)部的空氣排出。

本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為：整流板包括兩塊平行設(shè)置的間隔壁，且間隔壁垂直于上部艙室與下部艙室之間的隔板，間隔壁與上部艙室頂部之間留有空隙，過渡出口與出氣口分別設(shè)于間隔壁與平行且靠近間隔壁的部艙室側(cè)壁之間兩間隔壁之間通過連接壁相連，連接壁還分別與兩間隔壁垂直，且連接壁還垂直于上部艙室與下部艙室之間的隔板。

通過采取上述技術(shù)方案，惰性氣體從過渡出口進(jìn)入上部艙室內(nèi)，沿間隔壁與上部艙室之間的通道向上爬升，繼續(xù)通入惰性氣體使得充入上部艙室內(nèi)的惰性氣體越來越多，使得惰性氣體被推動到上部艙室頂部，并繼續(xù)向出氣口運(yùn)動，最后流出，在上部艙室的縱向截面內(nèi)形成了排出空氣的回路；

整流板的“U”形開口端受過渡出口惰性氣體流動的影響，因壓差而被吸入間隔板與上部艙室側(cè)壁之間的空隙內(nèi)，并加入惰性氣體的流動，最終隨惰性氣體排出上部艙室。在靠近整流板底部的空氣被惰性氣體帶動流走，使得惰性氣體在流經(jīng)整流板頂部時，部分惰性氣體會補(bǔ)充到兩間隔壁之間的空間，相當(dāng)于向下排空氣。在上部艙室橫截面內(nèi)形成了排出空氣的回路，兩套回路同時工作，更加快速的排出上部艙室內(nèi)的空氣。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，采用本方法排出空氣的用時縮短了4倍。

本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為：連接壁上開有若干放散口。

通過采取上述技術(shù)方案，放散口使得惰性氣體更易快速進(jìn)入兩間隔壁之間的空間內(nèi)，并將兩間隔壁之間的空氣快速送入排氣回路內(nèi)排出。

本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為：放散口處設(shè)有半圓柱體空腔，半圓柱體空腔開口朝向整流板外側(cè)，且半圓柱體空腔上均勻分布有若干氣孔。

通過采取上述技術(shù)方案，使得惰性氣體通過放散口進(jìn)入兩間隔壁之間的空間時，可以更加全面的排除空氣，防止空氣殘留。

本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為：半圓柱體空腔為兩個，兩半圓柱體空腔的中心軸相重合且恰好位于連接壁的對稱軸上。

通過采取上述技術(shù)方案，使得惰性氣體更易將兩間隔壁之間的空氣帶走，排除空氣的速度更快，防止空氣殘留。

本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為：間隔壁底部遠(yuǎn)離連接壁處設(shè)有缺口。

通過采取上述技術(shù)方案，缺口拉近了過渡出口與兩間隔壁之間空氣的距離，使得兩間隔壁之間的空氣更易被快速的帶走排出。

本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為：過渡出口的圓心位于上部艙室底板的對稱軸上，出氣口的圓心位于上部艙室側(cè)壁的對稱軸上。

通過采取上述技術(shù)方案，可以更均勻更徹底的將上部艙室內(nèi)的空氣帶走排出。

本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為：下部艙室遠(yuǎn)離單向閥的側(cè)壁上開有若干進(jìn)氣口，進(jìn)氣口上均設(shè)有用于控制進(jìn)氣口開關(guān)的閥門。

通過采取上述技術(shù)方案，多個配有閥門的進(jìn)氣口方便下部艙室的排氧工作。

本實(shí)用新型進(jìn)一步設(shè)置為：上部艙室頂部設(shè)有若干氧探頭，氧探頭伸入整流板與上部艙室的頂部之間的空隙中。

通過采取上述技術(shù)方案，因?yàn)樯喜颗撌覂?nèi)氧氣的排出經(jīng)過整流板與上部艙室的頂部之間的空隙內(nèi)，所以檢測這個空隙內(nèi)的氧氣含量即可判斷上部艙室內(nèi)的氧氣是否排干凈。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有排氧速度快且排氧更徹底的優(yōu)勢。通過整流板限制惰性氣體排氧時的流向，防止惰性氣體沖入上部艙室內(nèi)部時紊亂的竄動，與要排除的空氣充分混合。而是推動上部艙室內(nèi)的空氣隨惰性氣體流動排出，且惰性氣體與要排除的空氣之間混合程度變小，不但縮短了排氧時間，還節(jié)約了排氧成本。

綜上所述，本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果：

1、循環(huán)運(yùn)動的惰性氣體本身不易散亂，不易與艙室內(nèi)的空氣相混合，排氧速度塊、效率高；

2、“U”形設(shè)計的整流板不但使得惰性氣體在艙室縱向截面內(nèi)循環(huán)運(yùn)動，在艙室橫截面內(nèi)也進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動。間隔壁上缺口用于導(dǎo)出整流板“U”形空間內(nèi)的氣體并進(jìn)入惰性氣體的循環(huán)排出，而惰性氣體從整流板頂部向下流動補(bǔ)充；

3、連接壁上開有放散口，兩間隔壁之間設(shè)有半圓柱體空腔，半圓柱體空腔的開口固定在放散口上，且半圓柱體空腔上均布有氣孔。方便惰性氣體向兩間隔壁之間補(bǔ)充。

附圖說明

圖1是用于激光選區(qū)熔化制造的快速排氧的艙室布置結(jié)構(gòu)視圖；

圖2是圖1處A-A剖視圖；

圖3是圖2處B-B剖視圖；

圖4是圖2處C-C剖視圖;

圖5是拆去上下艙室的兩個側(cè)板后的整體布置結(jié)構(gòu)視圖。

圖中，1、上部艙室；10、出氣口，11、氧探頭；12、整流板；12a、12c、間隔壁；12b、連接壁；13、放散口；14、缺口；15、半圓柱體空腔；16、氣孔；2、下部艙室；20、進(jìn)氣口；21、閥門；22、過渡出口；23、單向閥。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種用于激光選區(qū)熔化制造的快速排氧的艙室布置結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于SLM設(shè)備的成型室內(nèi)，如圖1所示，成型室分為上部艙室1與下部艙室2。

結(jié)合圖1與圖2，下部艙室2為長方體空腔結(jié)構(gòu)，根據(jù)下部艙室2的側(cè)壁面積，在下部艙室2的側(cè)壁設(shè)置若干進(jìn)氣口20，進(jìn)氣口20上分別安裝有閥門21，通過控制閥門21能夠?qū)崿F(xiàn)惰性氣體的流通與截止。下部艙室2的頂部靠近下部艙室2的側(cè)壁位置設(shè)置有過渡出口22，過渡出口22上安裝有單向閥23，單向閥23只能實(shí)現(xiàn)惰性氣體從下部艙室2流向上部艙室1。

上部艙室1一體設(shè)置于下部艙室2的頂部，上部艙室1的側(cè)壁上設(shè)置有出氣口10，出氣口10靠近上部艙室1的頂部位置。出氣口10與過渡出口22處于對角線位置，最大程度上將上部艙室1的氧氣排出。在上部艙室1的頂部上設(shè)置有若干氧探頭11，氧探頭11用于實(shí)時監(jiān)測上部艙室1內(nèi)的氧氣濃度，當(dāng)各個氧探頭11監(jiān)測到上部艙室1的頂部位置氧氣濃度一致，并且氧氣濃度達(dá)到工作所需濃度時，停止排氧工作。

結(jié)合圖2與圖3，在上部艙室1內(nèi)設(shè)置有一塊整流板12，整流板12為薄板，選用不易被氣體腐蝕的不銹鋼等材料。整流板12距離上部艙室1的側(cè)壁的距離大致為40-120 mm，整流板12距離上部艙室1的頂部的距離大致為3-10 mm。調(diào)整整流板12與上部艙室1的側(cè)壁以及頂部距離，以達(dá)到最佳整流效果。整流板12在上部艙室1內(nèi)呈三面環(huán)繞安裝，其依次為板體12a、板體12b、板體板12c，三者形成一個U型結(jié)構(gòu)。

結(jié)合圖4，整流板12a遠(yuǎn)離整流板12b的位置的底部設(shè)置一個長方形的缺口14，方便氣體流通。整流板12a與整流板12c結(jié)構(gòu)一致。

結(jié)合圖2與圖3，整流板12b的中心處設(shè)置有兩個放散口13，兩個放散口13垂直排列，依次為放散口13a，放散口13b。放散口13a距離整流板12b上邊緣的距離為80-120 mm之間，放散口13b距離整流板12b下邊緣的距離為30-50 mm之間。放散口13a與放散口13b的設(shè)置可以保證上部腔室1內(nèi)中部氣體的排出。

兩個放散口13處分別安裝有兩個半圓柱體空腔15，半圓柱體空腔15的截面與放散口13配合，半圓柱體空腔15的其他面朝向整流板b的環(huán)繞方向設(shè)置，并在其上設(shè)置有若干氣孔16，惰性氣體可以從氣孔16處發(fā)散排出，保證上部腔室1的中部位置都可以實(shí)現(xiàn)排氧。

一種用于激光選區(qū)熔化制造的快速排氧的艙室布置結(jié)構(gòu)，其工作如下：如圖2所示，惰性氣體從下部腔室2的進(jìn)氣口20通入下部腔室2，由于下部腔室2結(jié)構(gòu)簡單，氧氣很快從下部腔室2排出。排出后的惰性氣體從下部腔室2的過渡出口22進(jìn)入上部腔室1中。

結(jié)合圖3與圖5，惰性氣體從上部腔室1的底部進(jìn)入，由于整流板12的整流作用，惰性氣體從整流板12c與上部腔室1的側(cè)壁的縫隙經(jīng)過，進(jìn)入整流板12b與上部腔室1的側(cè)壁的縫隙。一部分氣體繼續(xù)向前流動，另一部分氣體經(jīng)過放散口13進(jìn)入整流板12環(huán)繞方向。

惰性氣體持續(xù)通入上部腔室1中，結(jié)合圖2，惰性氣體逐漸向上充斥整個上部腔室1，直至惰性氣體經(jīng)過上部腔室1的任意角落，實(shí)現(xiàn)了成型室的完全排氧。惰性氣體攜帶氧氣從出氣口10排除，當(dāng)氧探頭11實(shí)時監(jiān)測到惰性氣體中氧氣濃度達(dá)到工作標(biāo)準(zhǔn)時，停止排氧工作，實(shí)現(xiàn)成型室的快速排氧。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。