[发明专利]一种增材制造激光成型设备气氛控制系统及方法

权利要求书

1.一种增材制造激光成型设备气氛控制系统，其特征在于：包括：

惰性气体置换单元，用于根据成型区域的连通空间体积以及设定的氧含量，计算所需的置换气体量，并控制成型腔体内的气体置换；

稳压单元，用于在成型过程中调节成型腔体内的压力；

差压调节单元，用于调节成型过程中的吹风风量。

2.根据权利要求1所述的增材制造激光成型设备气氛控制系统，其特征在于：所述惰性气体置换单元包括气体置换控制器；

以及与所述气体置换控制器相连的：除尘柜进气阀，除尘柜排气阀，气体置换进气阀，气体置换排气阀，分别控制成型腔体、收粉槽、成型轴和除尘柜的进气流量的流量控制阀一、流量控制阀二、流量控制阀三和流量控制阀四，测量整个气体置换过程中进气总量的电子流量计，和检测成型腔体内气体氧含量的氧传感器；所述除尘柜进气阀、流量控制阀四、除尘柜和除尘柜排气阀依次相连，所述气体置换进气阀、流量控制阀一、成型腔体和气体置换排气阀依次相连，所述气体置换进气阀、流量控制阀二和收粉槽依次相连，所述气体置换进气阀、流量控制阀三和成型轴依次相连，所述电子流量计分别与气体置换进气阀、除尘柜进气阀相连。

3.根据权利要求1所述的增材制造激光成型设备气氛控制系统，其特征在于：所述稳压单元包括稳压控制器；

以及与所述稳压控制器相连的：稳压进气阀，稳压排气阀，控制成型腔体内压力的电子调压阀，和检测成型腔体内压力的压力传感器；所述稳压进气阀、电子调压阀、光学系统镜组、成型腔体和稳压排气阀依次相连。

4.根据权利要求1所述的增材制造激光成型设备气氛控制系统，其特征在于：所述差压调节单元包括差压调节控制器；

以及与所述差压调节控制器相连的：检测滤芯和进风管之间差压的差压传感器，和风机的变频器。

5.根据权利要求2或3所述的增材制造激光成型设备气氛控制系统，其特征在于：还包括排气过滤器，所述排气过滤器分别与除尘柜排气阀、气体置换排气阀、稳压排气阀相连。

6.根据权利要求2所述的增材制造激光成型设备气氛控制系统，其特征在于：所述电子流量计设置在整个控制系统的惰性气体入口总管道上，在惰性气体入口处的总管道上还设置有手控总阀和压力调节阀。

7.一种采用权利要求1-6中任一项所述的气氛控制系统进行增材制造激光成型设备气氛控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)控制稳压单元：使系统压力保持在设定值；

2)控制惰性气体置换单元：通过开启气体进出控制阀门，向需要气体置换的连通空间内充入惰性气体进行气体置换，用氧传感器检测成型腔体内的气体氧含量，当气体氧含量达到阈值时，关闭气体进出控制阀门；

3)控制差压调节单元：检测成型过程中成型腔内的风量，当风量变化时，调节风机的变频器控制风机，保证风量不变。

8.根据权利要求7所述的增材制造激光成型设备气氛控制方法，其特征在于：所述步骤1)的具体过程为：将成型腔体密封，输入所需压力值，开启稳压控制器按钮，稳压进气阀开、电子调压阀开，系统达到所需压力，关闭稳压进气阀和电子调压阀；调试成型轴与刮粉装置，当成型轴平台下降时，成型腔体体积增大，压力降低，则稳压进气阀开、电子调压阀开，调剂系统压力达到设定值；当成型轴平台上升时，成型腔体体积减小，压力升高，稳压排气阀频繁开闭，调剂系统压力达到设定值，并伴有排气产生。

9.根据权利要求7所述的增材制造激光成型设备气氛控制方法，其特征在于：所述步骤2)的具体过程为：开启气体置换控制器按钮，除尘柜进气阀开、除尘柜排气阀开，气体置换进气阀开、气体置换排气阀开，成型腔体氧传感器检测值逐渐降低，开启风机，当氧传感器检测值低于要求值时，关闭除尘柜进气阀、除尘柜排气阀、气体置换进气阀和气体置换排气阀；当任何原因导致氧含量上升并大于要求值时，重新开启阀门进行气体置换。

10.根据权利要求7所述的增材制造激光成型设备气氛控制方法，其特征在于：所述步骤3)的具体过程为：当长时间使用滤芯导致滤芯差压传感器反馈值升高，开启差压调节控制器按钮，差压调节控制器自动调节风机变频值增加，保证风量不变，直到成型过程结束。若成型期间，滤芯差压达到报警值，则暂停成型，更换滤芯重新装备成型流程。