一种用于激光选区熔化设备的成形缸活塞的制作方法

本发明属于增材制造设备，特别是涉及一种用于激光选区熔化设备的成形缸活塞。

背景技术：

1、增材制造(又称作激光选区熔化或金属3d打印)技术，是近些年来出现的一种新型加工方法，该技术采用的原材料均为几十到几百微米的粉末，在成形过程中，通过供粉机构与铺粉机构将粉末均匀平摊在成形基板上，再利用激光等能量源将表面特定几何形状区域的粉末熔化，产生冶金结合，最终使零件逐层长出从而实现立体成型的过程。

2、成形缸活塞是激光选区熔化设备的主要运动执行机构与零件成形基面，由于粉末易燃易爆且采用高温熔化的方式成形，危险性极高，需要可靠的惰性气体环境。目前z轴运动机构如提升架采取整体密封的形式，则对于活塞处气密性无要求，但此种形式成本高、空间占用大且不易安装及维护。当使用模块化的标准电缸，缸体活塞下方完全放开，此时成形室气密性需要由活塞保证，且粉末环境工况复杂，活塞内部还有加热及测温线路及冷却水路。因此，亟需发明一种能够稳定兼顾气密性及电气安全要求的成形缸活塞。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术中存在的问题，提出一种用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，该成形缸活塞内部使用电流弹针的模块化接线方式，方便加热板安装及拆卸维护，且设置的密封结构可有效的防止内部进粉导致电流弹针短路，同时保证了成形缸活塞与成形缸缸体之间的密封性，保证了活塞在运动过程中对惰性气体及金属粉末的密封性。

2、本发明是这样实现的，一种用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，包括从下至上依次设置的水冷板、毛毡安装板、隔热板、加热板、成形基板，以及活塞密封条、活塞羊毛毡、电流弹针、弹针母头固定座、弹针公头固定座和测温热电偶；

3、所述水冷板的正面外四周开设有第一密封槽及与第一密封槽连通的多个第一限位槽，所述活塞密封条的内侧四周设置多个与第一限位槽配合的第一弹簧；所述毛毡安装板安装在水冷板上方并压紧活塞密封条，使第一限位槽对第一弹簧进行限位、第一密封槽对活塞密封条进行限位，第一弹簧将活塞密封条顶紧在成形缸缸体内壁；

4、所述毛毡安装板正面外四周开设有第二密封槽及与第二密封槽连通的多个第二限位槽，所述活塞羊毛毡的内侧四周设置多个与第二限位槽配合的第二弹簧；所述隔热板安装在毛毡安装板上方并压紧活塞羊毛毡，使第二限位槽对第二弹簧进行限位、第二密封槽对活塞羊毛毡进行限位，第二弹簧将活塞羊毛毡顶紧在成形缸缸体内壁；

5、所述电流弹针的母头通过弹针母头固定座安装在水冷板的背面，电流弹针的公头安装在弹针公头固定座的底部，所述弹针公头固定座的顶部和测温热电偶安装在加热板背面，所述弹针公头固定座分别与测温热电偶及加热线连接；所述加热板安装在隔热板上方，使弹针公头固定座底部依次穿过隔热板、毛毡安装板，嵌在水冷板内，电流弹针的公、母头触碰形成通路。

6、在上述技术方案中，优选的，所述毛毡安装板和加热板之间设置有中心介子，所述中心介子穿过隔热板，使毛毡安装板和加热板刚性连接。

7、在上述技术方案中，优选的，所述隔热板为柔性云母材质，所述毛毡安装板和加热板之间设置有用于调节加热板时承受顶丝的力的顶丝垫块。

8、在上述技术方案中，优选的，所述活塞密封条为异形横截面的密封条。

9、在上述技术方案中，进一步优选的，所述活塞密封条的外圆周面为两端凸起、中间向内凹陷的结构。

10、在上述技术方案中，优选的，所述活塞密封条为硅胶活塞密封条。

11、在上述技术方案中，优选的，所述活塞密封条的内侧四周在平面处设置有第一挡块、在转角处设置第一顶角板，多个所述第一弹簧安装在第一挡块和第一顶角板上。

12、在上述技术方案中，优选的，所述活塞羊毛毡的内侧四周在平面处设置有第二挡块、在转角处设置第二顶角板，多个所述第二弹簧安装在第二挡块和第二顶角板上。

13、在上述技术方案中，优选的，所述水冷板在第一密封槽的底部开设有第三密封槽，所述第三密封槽内设置第一o型密封条，使活塞密封条与水冷板之间密封；

14、所述毛毡安装板正面内侧四周开设有第四密封槽，所述第四密封槽内设置第二o型密封条，使毛毡安装板与隔热板之间密封；

15、所述加热板背面四周开设有第五密封槽，所述第五密封槽内设置第三o型密封条，使加热板与隔热板之间密封。

16、在上述技术方案中，进一步优选的，所述第一o型密封条、第二o型密封条、第三o型密封条均为o型氟胶密封条。

17、本发明具有的优点和积极效果是：

18、(1)本发明的成形缸活塞内部使用电流弹针的模块化接线方式，可方便加热板灵活安装及拆卸维护；在水冷板与毛毡安装板连接处的水冷板上、毛毡安装板与隔热板连接处的毛毡安装板上两个主要位置分别增加活塞密封条、活塞羊毛毡的密封结构，及设置的一些辅助o型氟胶密封条，可有效的防止内部进粉导致电流弹针短路，同时保证了成形缸活塞与成形缸缸体之间的密封性；且异形横截面的硅胶活塞密封条在气密性和摩擦力方面均优于普通方形和圆形密封条，保证了活塞在运动过程中对惰性气体及金属粉末的密封性。

19、(2)本发明的成形缸活塞在活动过程中对金属粉末及惰性气体环境有较好的密封性，成形室内部充压10mbar，压降<9mbar/3min，在工作中能将成形室氧含量保持在100ppm以下，并且优化了内部电气接线及维护等操作。成形缸活塞结构简单，使用方便，具有很好的实用价值。

技术特征：

1.一种用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，其特征在于，包括从下至上依次设置的水冷板、毛毡安装板、隔热板、加热板、成形基板，以及活塞密封条、活塞羊毛毡、电流弹针、弹针母头固定座、弹针公头固定座和测温热电偶；

2.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，其特征在于，所述毛毡安装板和加热板之间设置有中心介子，所述中心介子穿过隔热板，使毛毡安装板和加热板刚性连接。

3.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，其特征在于，所述隔热板为柔性云母材质，所述毛毡安装板和加热板之间设置有用于调节加热板时承受顶丝的力的顶丝垫块。

4.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，其特征在于，所述活塞密封条为异形横截面的密封条。

5.根据权利要求4所述的用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，其特征在于，所述活塞密封条的外圆周面为两端凸起、中间向内凹陷的结构。

6.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，其特征在于，所述活塞密封条为硅胶活塞密封条。

7.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，其特征在于，所述活塞密封条的内侧四周在平面处设置有第一挡块、在转角处设置第一顶角板，多个所述第一弹簧安装在第一挡块和第一顶角板上。

8.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，其特征在于，所述活塞羊毛毡的内侧四周在平面处设置有第二挡块、在转角处设置第二顶角板，多个所述第二弹簧安装在第二挡块和第二顶角板上。

9.根据权利要求1所述的用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，其特征在于，所述水冷板在第一密封槽的底部开设有第三密封槽，所述第三密封槽内设置第一o型密封条，使活塞密封条与水冷板之间密封；

10.根据权利要求9所述的用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，其特征在于，所述第一o型密封条、第二o型密封条、第三o型密封条均为o型氟胶密封条。

技术总结
本发明涉及一种用于激光选区熔化设备的成形缸活塞，包括水冷板、毛毡安装板、隔热板、加热板、成形基板、活塞密封条、活塞羊毛毡、电流弹针和测温热电偶；水冷板正面外四周安装活塞密封条，第一弹簧将活塞密封条顶紧在缸体内壁；毛毡安装板正面外四周安装活塞羊毛毡，第二弹簧将活塞羊毛毡顶紧在缸体内壁；电流弹针的母头通过弹针母头固定座安装在水冷板背面，电流弹针的公头安装在弹针公头固定座底部，弹针公头固定座顶部和测温热电偶安装在加热板背面，电流弹针的公、母头触碰形成通路。本发明在活塞内部使用电流弹针的模块化接线方式，方便加热板安装及拆卸维护，设置密封结构保证了活塞在运动过程中对惰性气体及金属粉末的密封性。

技术研发人员：蒋朝阳,赵乾祥,关凯,赵新民
受保护的技术使用者：天津镭明激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6