CN107498051A - 一种用于选区激光熔化的供料缸粉末隔离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于选区激光熔化的供料缸粉末隔离装置，属于金属3D打印领域，旨在解决供料缸的漏粉、气密性不强的问题，通过设置特殊的密封装置进行有效密封。
Description
技术领域
本发明涉及选区激光熔化增材制造技术领域。
背景技术
3D打印技术，就是在计算机中将3D CAD模型分成若干层，通过3D打印设备在一个平面上按照3D CAD模型的分层图形，逐层将塑料、金属甚至生物组织活性细胞等材料烧结或者黏合在一起，最后形成一个三维物体。
金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展及推广应用的需求，利用3D打印技术直接制造金属功能零件成为了3D打印主要的发展方向。目前可用于直接制造金属功能零件的3D打印方法主要有：包括直接金属粉末激光烧结(Direct Metal Laser Sintering，DMLS)、选区激光熔化（Selective Laser Melting, SLM）技术、激光近净成形（Laser Engineered NetShaping, LENS）技术和电子束选区熔化（Electron Beam Selective Melting, EBSM）技术。
选区激光熔化成形技术是以SLS快速原型技术为基本原理发展起来的一种先进的激光增材制造技术。通过专用软件对零件三维数模进行切片分层，获得各截面的轮廓数据后，利用高能量激光束根据轮廓数据逐层选择性地熔化金属粉末，通过逐层铺粉、逐层熔化凝固堆积的方式，制造三维金属零件。由于选区激光熔化增材制造设备在加工过程中需要惰性气体保护，要求供料缸中的运动活塞需要良好的动密封特性。而供料缸在打印过程中装有大量金属粉末，这些金属粉末的颗粒直径一般在数十微米量级，在活塞长时间反复运动过程中，难免会有微细金属颗粒进入密封面，从而增加磨擦阻力，加速密封材料的损耗，严重降低成型腔气密性而影响打印过程的惰性气体保护效果，而且还会导致金属粉末泄露现象，污染工作环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于选区激光熔化增材制造的供料缸粉末隔离装置，以达到提升成型腔保护效果、降低惰性气体消耗量、防止出现金属粉末泄露的目的。
本发明公开了一种用于选区激光熔化的供料缸，包括供料缸体和供料杆活塞，供料杆活塞连接有控制供料缸活塞在供料缸体内移动的推杆，推杆从供料杆的外壁中伸入供料缸体内，其特征在于，位于供料缸体内的推杆外围设有圆形风琴罩，所述的圆形风琴罩位于供料缸活塞和供料缸体的底壁之间，并分别和供料缸活塞和供料缸体底壁接触，并且能够沿着供料缸活塞和供料缸体的底臂之间伸缩，供料缸体的外围设有外层密封腔组件，外层密封腔组件和供料缸体之间为一定空间，推杆穿过外层密封腔组件的底部。
本发明的内部风琴罩密封系统和外层密封缸体配合使用，共同实现金属粉末和惰性气体的隔离密封。
作为改进，外层密封缸体包括设有沉孔安装面，供料缸体上端的安装面固定于外层密封腔组件的沉孔安装面，在一些方案中采用一体化成型，在另一些方案中采用螺纹等进行固定。
作为改进，外层密封缸体的底部设有圆孔，推杆穿过外层密封缸体下端的圆孔，并通过O形密封圈Ⅰ实现动密封，动密封可以保证推杆能够沿着外层密封缸体上下移动，动密封采用现有的密封方式，在一些实施方式中采用O形密封圈。
作为改进，所述的外层密封缸体包含台面、供料缸外筒、供料缸端盖、螺钉Ⅱ、密封圈盖环和螺钉Ⅲ，共同组成外层密封腔体;
供料缸外筒固联在台面左侧圆孔位置处；
供料缸端盖通过螺钉Ⅱ安装在供料缸外筒的下端面，供料缸端盖中间开有圆孔，并装有O形密封圈Ⅰ与供料缸推杆形成动密封, 密封圈盖环设于供料缸端盖和推杆之间。
作为改进，供料缸外筒和台面之间设有O形密封圈Ⅱ。
作为改进，推杆上端通过螺钉Ⅳ与供料缸活塞连接。
作为改进，供料缸活塞侧面装有O形密封圈Ⅲ与供料缸体壁面形成密封面。
作为改进，供料缸活塞下面通过与圆形风琴罩Ⅰ的上端联接在一起，圆形风琴罩Ⅰ的下端与供料缸体下端内表面联接在一起。
本发明涉及到的供料缸粉末隔离装置的外层密封缸体和内层供料缸升降机构的两层密封结构，可以同时对供料缸中的金属粉末与保护气体进行有效隔离，一旦O形密封圈失效后出现漏粉时，泄漏的微细金属粉末将被限制在圆形风琴罩和供料缸体之间，不会四处飘散而污染环境，待定期维修时可将供料缸内层密封机构拆下进行清理和维护；同时，本发明公开的供料缸可有效地实现成型腔的气体保压效果，减小惰性气体的消耗量。
本发明公开的供料缸可以将供料缸中的金属粉末与外层密封缸体和活塞推杆之间的动密封面完全隔离开来，从而显著提升成型腔惰性气体保护效果的有效性与一致性，也能够完全避免供料缸金属粉末泄漏现象，此外还将明显降低供料缸的加工难度与惰性气体消耗量。
附图说明
图1供料缸粉末隔离装置；
图2 外层密封缸体剖视图；
图3 供料缸升降机构剖视图；
图中标记：1外层密封缸体，2供料缸升降机构，3螺钉Ⅰ，4 O形密封圈Ⅰ，5台面，6供料缸外筒，7供料缸端盖 8螺钉Ⅱ，9密封圈盖环，10螺钉Ⅲ，11 O形密封圈Ⅱ，12供料缸体，13供料缸活塞，14 O形密封圈Ⅲ，15圆形风琴罩，16推杆，17螺钉Ⅳ，18 螺钉Ⅴ。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施例1：
如图1所示，本发明所述的供料缸粉末隔离装置为激光3D金属打印制造机床的一个部件，供料缸粉末隔离装置包含外层密封缸体1和内层供料缸升降机构2两层密封结构，供料缸升降机构2上端的安装面与外层密封缸体的沉孔安装面1通过螺钉Ⅰ3固定。供料缸升降机构2下端的推杆穿过外层密封缸体1下端的圆孔，并通过O形密封圈Ⅰ4实现动密封。
如图2所示，所述的外层密封缸体1包含台面5、供料缸外筒6、供料缸端盖7、螺钉Ⅱ8、密封圈盖环9和螺钉Ⅲ10，共同组成外层密封腔室；供料缸外筒6通过螺钉固联在台面5左侧圆孔位置处，供料缸端盖7通过螺钉Ⅱ8安装在供料缸外筒6的下端面，供料缸端盖7中间开有圆孔，并装有O形密封圈Ⅰ4与供料缸推杆16形成动密封，供料缸外筒6和台面（5）之间设有O形密封圈Ⅱ11，密封圈盖环9设于供料缸端盖7和推杆16之间
如图3所示，所述的供料缸升降机构包含供料缸体12、供料缸活塞13、O形密封圈Ⅰ14、圆形风琴罩Ⅰ15、供料缸推杆16、螺钉Ⅳ17和螺钉Ⅴ18；供料缸体12通过螺钉Ⅰ3固联台面5左侧供料缸外筒6内，供料缸体12下端开有圆孔，供料缸推杆16从该圆孔中穿入供料缸体12内，供料缸推杆16上端通过螺钉Ⅳ17（会不会是18）与供料缸活塞13联接，供料缸活塞13侧面装有O形密封圈Ⅲ14与供料缸体12壁面形成密封面，供料缸活塞13下面通过螺钉Ⅳ17与圆形风琴罩Ⅰ15的上端联接在一起，圆形风琴罩Ⅰ15的下端与供料缸体12下端内表面联接在一起。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于选区激光熔化的供料缸粉末隔离装置，包括供料缸体（12）和供料杆活塞（13），供料杆活塞连接有控制供料缸活塞在供料缸体内移动的推杆（16），推杆（16）从供料缸的外部伸入供料缸体内，其特征在于，位于供料缸体内的推杆外围设有圆形风琴罩（15），所述的圆形风琴罩位于供料缸活塞和供料缸体的底壁之间，并分别和供料缸活塞和供料缸体底面连接，并且能够在供料缸活塞和供料缸底部之间伸缩，供料缸体的外围设有外层密封缸体（1），外层密封缸体（1）和供料缸体之间为腔室，推杆穿过外层密封缸体（1）的底部。
2.根据权利要求1所述的用于选区激光熔化的供料缸粉末隔离装置，其特征在于：外层密封缸体包括设有沉孔的安装面，供料缸体上端的安装面固定于外层密封缸体的沉孔安装面（1）。
3.根据权利要求1所述的用于选区激光熔化的供料缸粉末隔离装置，其特征在于：外层密封缸体（1）的底部设有圆孔，推杆穿过外层密封缸体（1）下端的圆孔，并通过O形密封圈Ⅰ(4)实现动密封。
4.根据权利要求1所述的用于选区激光熔化的供料缸粉末隔离装置，其特征在于：所述的外层密封缸体（1）包含台面（5）、供料缸外筒（6）、供料缸端盖（7）、螺钉Ⅱ（8）、密封圈盖环（9）和螺钉Ⅲ（10），共同组成外层密封腔体;
供料缸外筒（6）固联在台面（5）左侧圆孔位置处；
供料缸端盖（7）通过螺钉Ⅱ（8）安装在供料缸外筒（6）的下端面，供料缸端盖（7）中间开有圆孔，并装有O形密封圈Ⅰ(4)与供料缸推杆（16）形成动密封, 密封圈盖环设于供料缸端盖和推杆之间。
5.根据权利要求4所述的用于选区激光熔化的供料缸粉末隔离装置，其特征在于：供料缸外筒（6）和台面（5）之间设有O形密封圈Ⅱ（11）。
6.根据权利要求1所述的用于选区激光熔化的供料缸粉末隔离装置，其特征在于：推杆（16）上端通过螺钉Ⅳ（17）与供料缸活塞（13）连接。
7.根据权利要求1所述的用于选区激光熔化的供料缸粉末隔离装置，其特征在于：供料缸活塞（13）侧面装有O形密封圈Ⅲ（14）与供料缸体（12）壁面形成密封面。
8.根据权利要求1所述的用于选区激光熔化的供料缸粉末隔离装置，其特征在于：供料缸活塞（13）下面通过与圆形风琴罩Ⅰ（15）的上端联接在一起，圆形风琴罩Ⅰ（15）的下端与供料缸体（12）下端内表面联接在一起。
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