本發(fā)明涉及一種快速清粉的成型缸裝置、3d打印設(shè)備及操作方法，屬于3d打印。

背景技術(shù)：

1、3d打印即快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，目前3d打印金屬零件常采用選擇性激光熔化技術(shù)slm進行3d打印，通過逐層打印，層與層堆積成型制造，可生產(chǎn)幾乎任意形狀功能的零件，在金屬粉末3d打印完成后需要對成型缸內(nèi)的金屬粉末進行清理，以便進行下一次打印。

2、現(xiàn)有的清粉方式多為向上吸粉，包括手持防爆吸料機吸收粉末或在打印艙體內(nèi)部設(shè)置機械臂控制吸粉管路進行清粉作業(yè),但現(xiàn)有的清粉方式在清粉過程中極易產(chǎn)生揚塵，易污染光學(xué)系統(tǒng)，導(dǎo)致打印精度差、打印質(zhì)量低的問題，過大的揚塵濃度極易在惰性環(huán)境不穩(wěn)定時出現(xiàn)爆炸風(fēng)險，還存在因揚塵濃度大導(dǎo)致的清粉周期長的問題；并且因活塞需要在缸套內(nèi)上下移動以及存在的加工誤差，兩者之間會存在間隙，粒徑較小的金屬粉末極易進入活塞與缸套之間間隙，長期以往極易出現(xiàn)活塞卡死問題或在活塞上下移動過程中，磨損密封圈，導(dǎo)致?lián)p壞和破壞密封的問題，因此研究一種向下吸粉，能夠兼顧揚塵濃度、清粉效率、粉末回收率、裝置使用壽命、密封性能的成型缸裝置、3d打印設(shè)備及操作方法很有現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種快速清粉的成型缸裝置、3d打印設(shè)備及操作方法。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種快速清粉的成型缸裝置，包括：活塞，所述活塞上表面配置為打印平臺，其側(cè)壁周向設(shè)有至少一道密封圈槽，密封圈槽中嵌設(shè)有可充氣密封圈，活塞底部設(shè)有驅(qū)動其上下往復(fù)移動的驅(qū)動部；缸套，所述缸套為兩端開口的中空結(jié)構(gòu)，所述活塞同軸設(shè)置在缸套內(nèi)腔，缸套形狀與所述活塞形狀適配且其內(nèi)壁與活塞側(cè)壁之間具有預(yù)定間隙，圍繞缸套底部周向設(shè)置有向缸套內(nèi)腔延伸的凸臺，所述凸臺上開設(shè)有凹槽以及貫穿凸臺的若干個清粉流道，所述凹槽中設(shè)有可充氣密封圈，所述活塞下行至最低點時，其底部與所述凹槽密封抵接；清粉組件，包括開設(shè)在缸套側(cè)壁上且與缸套內(nèi)腔相連通的若干組吹粉部，所述吹粉部連接惰性氣源，吹粉部斜向下方輸出惰性氣體且其氣體輸出口位于所述活塞上表面所在平面的下方，圍繞所述缸套側(cè)壁周向每間隔90度設(shè)置至少兩組吹粉部，還包括連接在所述清粉流道下方的接粉部，所述接粉部一側(cè)連接惰性氣源，另一側(cè)連接金屬粉末收集機構(gòu)。

3、進一步的，所述吹粉部包括連接惰性氣源且沿缸套軸線延伸方向豎直開設(shè)在缸套側(cè)壁內(nèi)的總氣道，以及與所述總氣道連通且沿缸套軸線延伸方向呈上下陣列排布的若干個分氣道，所述分氣道開設(shè)在缸套側(cè)壁內(nèi)且與缸套內(nèi)腔相連通，所述分氣道呈預(yù)定角度向下傾斜設(shè)置，當(dāng)活塞下行至與凸臺抵接時，所述吹粉部所包括的全部分氣道出口均位于所述活塞上表面所在平面的下方。

4、進一步的，所述分氣道由位于進氣端的收縮氣道、中氣道和位于出氣端的擴張氣道依次連通構(gòu)成，所述收縮氣道、中氣道和擴張氣道的底部均處于同一平面，所述收縮氣道沿進氣方向截面面積逐漸縮少，所述中氣道沿進氣方向截面面積保持不變，所述擴張氣道沿進氣方向截面面積逐漸增大。

5、進一步的，所述分氣道的橫截面形狀為矩形，所述中氣道矩形截面長邊長度k1為短邊長度k2的2.1—2.5倍，所述擴張氣道的底部長度l1、中氣道的底部長度l2和收縮氣道的底部長度l3之間關(guān)系為：l1:l2:l3＝(7-10)：1：(1.8-2.3)。

6、進一步的，所述擴張氣道正對其底部的頂壁向外擴張角度α1滿足8°≤α1≤15°，所述擴張氣道的兩側(cè)壁向外擴張角度α2滿足30°≤α2≤40°。

7、進一步的，所述分氣道底部所在平面相較于缸套側(cè)壁的傾斜角度β與所述擴張氣道的頂壁向外擴張角度α1之間的關(guān)系滿足下式：β＝－3.46α1+81.9，其中，角度β單位為度。

8、進一步的，所述缸套內(nèi)壁與活塞側(cè)壁之間的間隙d1滿足2㎜≤d1≤3.5㎜；上下相鄰的所述分氣道的出氣端之間間距s、間隙d1和分氣道傾斜角度β之間的關(guān)系滿足下式：其中，間距s單位為㎜。

9、進一步的，所述接粉部包括輸粉管以及沿輸粉管軸線等距分布的若干個導(dǎo)流管，所述輸粉管一端連接惰性氣源為進氣端，另一端連接金屬粉末收集機構(gòu)為出粉端，所述導(dǎo)流管一端與清粉流道連通，另一端連通輸粉管內(nèi)部，所述導(dǎo)流管軸線與輸粉管軸線之間夾角γ滿足50°≤γ≤70°。

10、本發(fā)明還提供了一種3d打印設(shè)備，包括以上所述的成型缸裝置，還包括容納成型缸裝置的打印艙，以及設(shè)于艙體內(nèi)部且位于所述打印平臺上方用于將殘余金屬粉末清掃至缸套與活塞之間清粉間隙的粉末清掃裝置、激光打印裝置和鋪粉裝置。

11、本發(fā)明還提供了一種操作方法，該方法是應(yīng)用于以上所述的成型缸裝置，其特征包括：

12、s1，驅(qū)動所述活塞下行，直至其底部與所述凸臺抵接；

13、s2，向設(shè)置在凹槽中的可充氣密封圈充氣，直至可充氣密封圈與所述活塞底部緊密接觸；

14、s3，將所述活塞周向嵌設(shè)的可充氣密封圈抽真空，可充氣密封圈縮回至密封圈槽內(nèi)；

15、s4，金屬粉末通過缸套內(nèi)壁與活塞側(cè)壁之間的間隙向下方流動經(jīng)過清粉流道進入輸粉管；

16、s5，所述吹粉部連通惰性氣源，通入壓力為0.25mpa-0.4mpa的惰性氣體；

17、s6，所述輸粉管連通惰性氣源，調(diào)整所述輸粉管內(nèi)惰性氣流流速高于經(jīng)所述吹粉部吹入缸套的惰性氣流流速，金屬粉末沿輸粉管進入金屬粉末收集機構(gòu)；

18、s7，清粉完成后，向嵌設(shè)在活塞周向的可充氣密封圈充氣，直至可充氣密封圈與所述缸套內(nèi)壁緊密接觸；

19、s8，驅(qū)動所述活塞上行至打印工位；

20、s9，將設(shè)置在凹槽中的可充氣密封圈抽真空，可充氣密封圈縮回至凹槽內(nèi)。

21、本發(fā)明的有益效果是：

22、(1)本發(fā)明通過設(shè)置吹粉部，并且吹粉部斜向下方輸出惰性氣體，使其對金屬粉末產(chǎn)生斜向下方的引導(dǎo)，氣流覆蓋面積大，既解決了清粉過程中易產(chǎn)生揚塵，導(dǎo)致作業(yè)環(huán)境差，易污染光學(xué)系統(tǒng)的問題，有效抑制了揚塵，極大的降低了爆炸風(fēng)險，又解決了清粉周期長的問題，有效縮短了清粉工況時所需時間，提高了清粉效率，本發(fā)明所提供的成型缸裝置，可實現(xiàn)清理金屬粉末粒徑為25-50微米范圍內(nèi)的打印殘粉時，清粉效率提升30％，揚塵濃度≤5g/m3；

23、(2)本發(fā)明在提高清粉效率、降低揚塵的前提下，可以吹散部分下落過程中的結(jié)塊金屬粉末，有效提高了回收金屬粉末的二次利用率，降低了回收金屬粉末的后處理難度，解決了活塞與缸套之間清粉間隙易堵塞的問題，并且輸出的惰性氣流能夠與活塞側(cè)壁接觸，可有效降低活塞側(cè)壁的粉末殘留率，提高粉末回收率，解決了清粉工況后活塞側(cè)壁殘留金屬粉末導(dǎo)致密封圈磨損的問題，有效延長了使用壽命；

24、(3)本發(fā)明無需設(shè)置過多組吹粉部即可實現(xiàn)以上技術(shù)效果，有效保證缸套具有足夠的結(jié)構(gòu)強度，既降低了缸套的加工難度，又降低了對吹粉部氣密性的控制難度，更易于將氧含量控制在限定范圍內(nèi)；

25、(4)本發(fā)明在清粉工況時，不會破壞打印艙內(nèi)的惰性氣體環(huán)境，避免了重復(fù)洗氣所導(dǎo)致的打印效率低、生產(chǎn)成本高的問題。