【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)實(shí)施例涉及增材制造，尤其涉及一種粉末床電子束3d打印設(shè)備的降溫裝置及降溫方法。
技術(shù)介紹
1、快速成形技術(shù)是以粉末為原料，通過選區(qū)沉積/燒結(jié)/熔化工藝進(jìn)行零件的快速成形技術(shù)，是目前快速制造領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，其中典型的技術(shù)包括：選區(qū)激光燒結(jié)（selectivelaser?sintering，sls），選區(qū)激光熔化（selective?laser?melting，slm），電子束熔化（electron?beam?melting，ebm），三維打印成形（three?dimensional?printing，3dp）。這些技術(shù)的工藝流程類似：首先在加工平面上鋪好一層原料粉末，然后加工源根據(jù)零件截面形狀對(duì)粉末進(jìn)行分區(qū)作業(yè)，成形出零件的截面輪廓。在一層粉末成形完畢之后，鋪粉裝置在成形工作面再鋪上一層粉末，加工源對(duì)該層粉末再次進(jìn)行選區(qū)作業(yè)，并完成新生成層片與原有部分之間的連接，如此循環(huán)逐層堆積制造，最后再經(jīng)后處理，得到任意形狀的實(shí)體零件。
2、選區(qū)燒結(jié)技術(shù)是通過分層掃描的方式完成零件的加工，在加工過程中，每加工完一層，升降工作臺(tái)下降一定的距離，送粉器送出一定量的粉末，再由鋪粉機(jī)構(gòu)將其鋪平，然后對(duì)該層粉末進(jìn)行燒結(jié)處理。燒結(jié)-工作臺(tái)下降-送粉-鋪粉這一過程不斷重復(fù)，最終完成加工。由于打印過程相當(dāng)于是零件燒結(jié)的過程，因此即便在打印結(jié)束后，工作區(qū)域仍具有較高的溫度，需冷卻到室溫才能將打印件取出，但打印環(huán)境為高真空環(huán)境，降溫速度較慢。根據(jù)成形零件尺寸大小，最長(zhǎng)降溫時(shí)長(zhǎng)可達(dá)48小時(shí)以上，嚴(yán)重影響打印效率。
3、粉末床電子束
4、在降溫過程中，一方面，由于氣冷和水冷的以上限制，導(dǎo)致降溫效果不佳；另一方面，如果一味追求急速降溫，易產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，導(dǎo)致零件變形或開裂，對(duì)零件的內(nèi)部質(zhì)量造成不良影響。因此，如何合理有效地對(duì)粉末床電子束3d打印設(shè)備進(jìn)行降溫是本領(lǐng)域需要解決的一個(gè)技術(shù)問題。
5、因此，有必要改善上述相關(guān)技術(shù)方案中存在的一個(gè)或者多個(gè)問題。
6、需要注意的是，本部分旨在為權(quán)利要求書中陳述的本專利技術(shù)的技術(shù)方案提供背景或上下文。此處的描述不因?yàn)榘ㄔ诒静糠种芯统姓J(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種粉末床電子束3d打印設(shè)備的降溫裝置及降溫方法，進(jìn)而至少在一定程度上解決由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個(gè)或者多個(gè)問題。
2、本專利技術(shù)首先提供一種粉末床電子束3d打印設(shè)備的降溫裝置，所述3d打印設(shè)備包括：成形室和升降系統(tǒng)光軸，所述成形室內(nèi)設(shè)有成形缸，所述成形缸內(nèi)設(shè)有升降工作臺(tái)，所述升降系統(tǒng)光軸設(shè)置在所述升降工作臺(tái)的下方，所述升降系統(tǒng)光軸穿過所述成形室的底板與所述升降工作臺(tái)固定連接，所述降溫裝置包括：
3、氬氣充氣口，所述氬氣充氣口設(shè)置在所述成形室的內(nèi)壁上，且位于所述升降工作臺(tái)的下方；
4、氣冷結(jié)構(gòu)，所述氣冷結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述成形缸的內(nèi)壁上，所述氣冷結(jié)構(gòu)與冷卻氣體輸送裝置相連通；
5、水冷結(jié)構(gòu)，所述水冷結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述成形室的底板外側(cè)面上，所述水冷結(jié)構(gòu)與冷卻液輸送裝置相連通；
6、冷卻銅塊，所述冷卻銅塊可拆卸地設(shè)置在所述升降系統(tǒng)光軸的上端，所述升降系統(tǒng)光軸的上端位于所述成形室內(nèi)；
7、測(cè)溫裝置，所述測(cè)溫裝置設(shè)置在所述升降工作臺(tái)的下表面，用于對(duì)所述成形缸內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；
8、上位機(jī)，所述冷卻氣體輸送裝置、冷卻液輸送裝置和測(cè)溫裝置分別與所述上位機(jī)連接。
9、本專利技術(shù)中，所述成形室內(nèi)設(shè)有與所述氣冷結(jié)構(gòu)相連通的進(jìn)氣管道和出氣管道，所述進(jìn)氣管道和所述冷卻氣體輸送裝置相連通。
10、本專利技術(shù)中，所述升降系統(tǒng)光軸內(nèi)部設(shè)有液體通道，所述水冷結(jié)構(gòu)和所述冷卻液輸送裝置分別與所述液體通道相連通。
11、本專利技術(shù)中，所述液體通道的進(jìn)液口和出液口均設(shè)置在所述升降系統(tǒng)光軸的下端，且所述升降系統(tǒng)光軸的下端設(shè)置于所述成形室的外部。
12、本專利技術(shù)中，所述冷卻銅塊的縱截面為t形；所述t形的部分結(jié)構(gòu)為管狀結(jié)構(gòu)，所述管狀結(jié)構(gòu)套設(shè)在所述升降系統(tǒng)光軸上。
13、本專利技術(shù)中，所述降溫裝置還包括循環(huán)裝置，用于將所述成形缸和氣冷結(jié)構(gòu)中的氣體或所述水冷結(jié)構(gòu)和所述液體通道內(nèi)的液體進(jìn)行抽離。
14、本專利技術(shù)其次提供一種粉末床電子束3d打印設(shè)備的降溫方法，采用以上所述降溫裝置對(duì)粉末床電子束3d打印設(shè)備進(jìn)行降溫，所述降溫方法包括：
15、在零件打印前，利用循環(huán)裝置對(duì)所述升降系統(tǒng)光軸內(nèi)部的液體通道的液體、成形缸內(nèi)的氣體進(jìn)行抽離；
16、打印結(jié)束后，通過氬氣充氣口向成形室充入第一溫度范圍的氬氣，利用冷卻氣體輸送裝置向氣冷結(jié)構(gòu)充入冷卻氣體，利用冷卻液輸送裝置向水冷結(jié)構(gòu)輸送冷卻液，將冷卻銅塊安裝在所述升降系統(tǒng)光軸上；
17、利用所述測(cè)溫裝置對(duì)所述成形缸內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的溫度值發(fā)送給上位機(jī)；
18、上位機(jī)根據(jù)收到的溫度值對(duì)冷卻氣體和冷卻液的流速與溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；
19、零件冷卻結(jié)束后，利用循環(huán)裝置將成形缸內(nèi)的氬氣進(jìn)行抽離。
20、本專利技術(shù)中，向水冷結(jié)構(gòu)輸送的冷卻液的溫度隨著零件溫度降低而降低。
21、本專利技術(shù)中，所述第一溫度范圍為：15~25℃。
22、本專利技術(shù)中，所述上位機(jī)根據(jù)收到的溫度值對(duì)冷卻氣體和冷卻液的流速與溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟，包括：
23、當(dāng)監(jiān)測(cè)到的溫度值每降低100℃，冷卻氣體的溫度對(duì)應(yīng)降低3~6℃，冷卻液的溫度對(duì)應(yīng)降低3~6℃。
24、本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案包括以下有益效果：
25、本專利技術(shù)中，利用氬氣充氣口可以將氬氣通入成形室內(nèi)，對(duì)打印完的零件進(jìn)行降溫；在成形缸的內(nèi)壁上設(shè)置氣冷結(jié)構(gòu)，即使氣體泄漏進(jìn)入成形缸，也不會(huì)對(duì)成形缸內(nèi)的零件打印帶來損害；將水冷結(jié)構(gòu)設(shè)置在成形室的外部，即便漏水，也不會(huì)進(jìn)入成形室內(nèi)部，保證零件打印過程的安全；采用測(cè)溫裝置對(duì)成形缸內(nèi)部的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以實(shí)時(shí)獲知打印的零件的溫度，上位機(jī)可以根據(jù)零件的溫度對(duì)冷卻氣體、冷卻液的流速和溫度進(jìn)行控制，避免零件溫度較高時(shí)通入過低溫度的冷卻介質(zhì)影響零件成形質(zhì)量；利用氬氣、氣冷結(jié)構(gòu)、水冷結(jié)構(gòu)以及冷卻銅塊可以達(dá)到對(duì)零件進(jìn)行有效、快速降溫的目的，提高零件打印效率。
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1.粉末床電子束3D打印設(shè)備的降溫裝置，所述3D打印設(shè)備包括：成形室和升降系統(tǒng)光軸，所述成形室內(nèi)設(shè)有成形缸，所述成形缸內(nèi)設(shè)有升降工作臺(tái)，所述升降系統(tǒng)光軸設(shè)置在所述升降工作臺(tái)的下方，所述升降系統(tǒng)光軸穿過所述成形室的底板與所述升降工作臺(tái)固定連接，其特征在于，所述降溫裝置包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末床電子束3D打印設(shè)備的降溫裝置，其特征在于，所述成形室內(nèi)設(shè)有與所述氣冷結(jié)構(gòu)相連通的進(jìn)氣管道和出氣管道，所述進(jìn)氣管道和所述冷卻氣體輸送裝置相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末床電子束3D打印設(shè)備的降溫裝置，其特征在于，所述升降系統(tǒng)光軸內(nèi)部設(shè)有液體通道，所述水冷結(jié)構(gòu)和所述冷卻液輸送裝置分別與所述液體通道相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的粉末床電子束3D打印設(shè)備的降溫裝置，其特征在于，所述液體通道的進(jìn)液口和出液口均設(shè)置在所述升降系統(tǒng)光軸的下端，且所述升降系統(tǒng)光軸的下端設(shè)置于所述成形室的外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末床電子束3D打印設(shè)備的降溫裝置，其特征在于，所述冷卻銅塊的縱截面為T形；所述T形的部分結(jié)構(gòu)為管狀結(jié)構(gòu)，所述管狀結(jié)構(gòu)套設(shè)在所
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的粉末床電子束3D打印設(shè)備的降溫裝置，其特征在于，所述降溫裝置還包括循環(huán)裝置，用于將所述成形缸和氣冷結(jié)構(gòu)中的氣體或所述水冷結(jié)構(gòu)和所述液體通道內(nèi)的液體進(jìn)行抽離。
7.粉末床電子束3D打印設(shè)備的降溫方法，其特征在于，采用權(quán)利要求6所述降溫裝置對(duì)粉末床電子束3D打印設(shè)備進(jìn)行降溫，所述降溫方法包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的粉末床電子束3D打印設(shè)備的降溫方法，其特征在于，向水冷結(jié)構(gòu)輸送的冷卻液的溫度隨著零件溫度降低而降低。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的粉末床電子束3D打印設(shè)備的降溫方法，其特征在于，所述第一溫度范圍為：15~25℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的粉末床電子束3D打印設(shè)備的降溫方法，其特征在于，所述上位機(jī)根據(jù)收到的溫度值對(duì)冷卻氣體和冷卻液的流速與溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.粉末床電子束3d打印設(shè)備的降溫裝置，所述3d打印設(shè)備包括：成形室和升降系統(tǒng)光軸，所述成形室內(nèi)設(shè)有成形缸，所述成形缸內(nèi)設(shè)有升降工作臺(tái)，所述升降系統(tǒng)光軸設(shè)置在所述升降工作臺(tái)的下方，所述升降系統(tǒng)光軸穿過所述成形室的底板與所述升降工作臺(tái)固定連接，其特征在于，所述降溫裝置包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末床電子束3d打印設(shè)備的降溫裝置，其特征在于，所述成形室內(nèi)設(shè)有與所述氣冷結(jié)構(gòu)相連通的進(jìn)氣管道和出氣管道，所述進(jìn)氣管道和所述冷卻氣體輸送裝置相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末床電子束3d打印設(shè)備的降溫裝置，其特征在于，所述升降系統(tǒng)光軸內(nèi)部設(shè)有液體通道，所述水冷結(jié)構(gòu)和所述冷卻液輸送裝置分別與所述液體通道相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的粉末床電子束3d打印設(shè)備的降溫裝置，其特征在于，所述液體通道的進(jìn)液口和出液口均設(shè)置在所述升降系統(tǒng)光軸的下端，且所述升降系統(tǒng)光軸的下端設(shè)置于所述成形室的外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末床電子束3d打印...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任龍，高峰，趙培，向長(zhǎng)淑，周勃延，陳立強(qiáng)，賀衛(wèi)衛(wèi)，張玉峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安賽隆增材技術(shù)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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