一种用于选区激光熔化的成型缸粉末隔离装置的制作方法

本实用新型属于选区激光熔化（Selective Laser Melting / SLM）增材制造技术领域，具体涉及一种用于选区激光熔化增材制造的成型缸粉末隔离装置。

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 Net Shaping, LENS）技术和电子束选区熔化（Electron Beam Selective Melting, EBSM）技术。

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，要求成型缸中的运动活塞需要良好的动密封特性。而成型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。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，本实用新型提出了一种新型的成型缸粉末隔离装置，可以将成型缸中的金属粉末与成型缸缸壁及活塞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，也能够完全避免成型缸金属粉末泄漏现象，此外还将明显降低成型缸的加工难度与惰性气体消耗量。具体而言，本实用新型公开了一种用于选区激光熔化的成型缸粉末隔离装置，包括成型缸体和台面，成型缸体固定在台面上，成型缸体内设有能够沿着成型缸体上下移动的成型缸活塞，所述的成型缸活塞连接有控制成型缸活塞运动的成型缸推杆，成型缸体下端与集料筒连接，其特征在于，成型缸推杆上设有可伸缩的圆形风琴罩，圆形风琴罩位于成型缸活塞和集料筒下端之间。

成型缸体和集料筒外层设有外层密封缸体，外层密封缸体和成型缸体之间为腔室，成型缸推杆穿过外层密封缸体的底部，外层密封缸体固联在台面上。

本实用新型涉及到的内部风琴罩升降结构和外部密封缸体共同配合，保证对金属粉末和惰性保护气体的良好隔离效果。

在使用时，外层密封缸体的圆筒和底部可以是一体化成型，也可以是两个部件的固定连接。当采用两个部件固定连接时，外层密封缸体底部为成型缸端盖，成型缸推杆穿过成型缸端盖，成型缸端盖和成型缸推杆之间为动密封，成型缸推杆可以相对成型缸端盖做上下移动，并且能够具有良好的密封效果。

成型缸活塞能够沿着成型缸体上下移动，活塞和缸壁之间可以紧贴，也可以采用密封件如密封圈进行密封，防止金属粉末溢出，在优选实施方式中，成型缸活塞侧面装有O形密封圈Ⅲ与成型缸壁形成密封面。

作为改进，成型缸活塞上端面依次设有隔热板、基准板和工装基板，金属在激光熔化时会产生较高的高温，加装隔热板能够进行有效隔热。

作为改进，成型缸体下端与集料筒通过螺钉Ⅳ联接在一起；集料筒下端开有圆孔，成型缸推杆从该圆孔中穿入集料筒内。

作为改进，成型缸推杆上端通过螺钉Ⅴ与成型缸活塞联接。

作为改进，外层密封缸体通过螺钉固联在台面上，两者之间装有O形密封圈Ⅱ。

本实用新型涉及到的成型缸粉末隔离装置的外层密封缸体和内层升降机构的两层密封结构，可以同时对成型缸中的金属粉末与保护气体进行隔离，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成型缸体之间，不会四处飘散而污染环境，待定期维修时可将成型缸内层密封机构拆下进行清理和维护；同时，本实用新型公开成型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。

本实用新型公开的成型缸可以将供料缸中的金属粉末与供料缸缸壁及活塞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成型缸粉末隔离装置

图2外层密封缸体剖视图

图3成型缸内层剖视图；

图中标记：1外层密封缸体，2成型缸升降机构，3螺钉Ⅰ，4 O形密封圈Ⅰ，5台面，6成型缸外筒，7成型缸端盖，8螺钉Ⅱ，9密封圈盖环，10螺钉Ⅲ，11 O形密封圈Ⅱ，12成型缸体，13成型缸活塞，14 O形密封圈Ⅲ，15圆形风琴罩，16集料筒，17成型缸推杆，18螺钉Ⅳ，19 螺钉Ⅴ，20隔热板，21基准板，22工装基板，23螺钉Ⅵ。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

具体实施例1.

如图1所示，本实用新型所述的成型缸粉末隔离装置为选区激光熔化增材制造设备的一个核心部件，成型缸粉末隔离装置包含外层密封缸体1和内层成型缸升降机构2两层密封结构，成型缸升降机构2上端的安装面与外层密封腔组件1的安装面通过螺钉Ⅰ3固定。成型缸升降机构2下端的推杆穿过外层密封腔组件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，为外层密封缸体1，包含台面5、成型缸外筒6、成型缸端盖7、螺钉Ⅱ8、密封圈盖环9、O形密封圈Ⅱ11和螺钉Ⅲ10共同组成外层密封腔体；成型缸外筒6通过螺钉固联在台面5左侧圆孔位置处，两者之间装有O形密封圈Ⅱ11；成型缸端盖7通过螺钉Ⅱ8安装在成型缸外筒6的下端面，成型缸端盖7中间开有圆孔，并装有O形密封圈Ⅰ4与成型缸推杆17形成动密封。

如图3所示，为内部成型缸升降机构，包含成型缸体12、成型缸活塞13、O形密封圈Ⅰ14、圆形风琴罩Ⅰ15、集料筒16、成型缸推杆17、螺钉Ⅳ18、螺钉Ⅴ19、隔热板20、基准板21、工装基板22和螺钉Ⅵ23；成型缸体12通过螺钉Ⅰ3固联到台面5中间的成型缸外筒6内，成型缸体12下端与集料筒16通过螺钉Ⅳ18联接在一起；集料筒16下端开有圆孔，成型缸推杆17从该圆孔中穿入集料筒16内，成型缸推杆17上端通过螺钉Ⅴ19与成型缸活塞13联接，成型缸活塞13侧面装有O形密封圈Ⅲ14与成型缸体12壁面形成密封面，成型缸活塞13下面通过螺钉Ⅳ与圆形风琴罩Ⅰ15的上端联接在一起，圆形风琴罩Ⅰ15的下端与集料筒16下端内表面联接在一起。成型缸活塞13上端面螺钉依次与隔热板20、基准板21联接在一起；工装基板22与基准板21通过螺钉Ⅵ23联接在一起。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。