(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210873857.9 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市御道街2 9号 (72)发明人 王磊磊　黎一帆　章宇盟　占小红　 (51)Int.Cl. B22F 12/00(2021.01) B22F 10/28(2021.01) B22F 10/73(2021.01) B22F 12/70(2021.01) B22F 10/30(2021.01) G06F 30/23(2020.01) B33Y 10/00(2015.01) B33Y 30/00(2015.01) (54)发明名称 一种激光熔化沉积过程粉末收集装置及方 法 (57)摘要 本发明涉及一种激光熔化沉积过程粉末收 集系统与方法， 系统主要包括可实现装夹与粉末 收集一体化功能的夹具， 一套集粉装置以及基于 该装置的控制系统。 将夹具中空化处理， 加装滤 网， 结合管道与风机， 最终实现集粉装置的设计。 采用仿真方法设计装夹数量与位置以及风机转 速， 建立相应数据库， 最终通过计算机实时调控 激光熔化沉积过程风机转速， 实现激光熔化沉积 过程中粉末的过滤与收集， 有效提高激光熔化沉 积过程中粉末利用率， 显著降低激光熔化沉积成 本。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115156558 A 2022.10.11 CN 115156558 A 1.一种激光熔化沉积粉末收集装置， 其特征在于： 包括一种可实现装夹与粉末收集一 体化功能的夹具， 一套集粉 装置以及基于该装置的控制系统。 所述的夹具2， 其特征在于由空心螺柱2 ‑4、 连杆2‑2与长杆2 ‑1组成， 长杆2 ‑1与空心螺 柱2‑3通过连杆2 ‑2相连接， 空心螺柱2 ‑4前端开有 方形槽口， 槽口处装有滤网2 ‑5， 用于过滤 粉末。 夹具2内部开有通孔， 可容纳软管7穿过， 并可在槽口前对软管7进 行固定， 用于通过滤 网过滤后的粉末的收集。 所述部件除计算机10， 控制柜11外均处于保护腔体9内部， 装置送粉方式为同轴送粉， 工件4由所设计的夹具2按照一定规律装夹在工作台6上， 软管7前端固定在夹具内部滤网2 ‑ 5前， 后端与集粉 装置8相连。 所述集粉装置8由左右两侧抽风装置和后端粉末收集箱两部分组成， 集粉装置吸入气 体与排出气体均位于保护腔 体9内部， 属于保护腔 体9内部的气 体循环。 集粉装置8与熔覆头 1与控制柜11相连， 由计算机10控制， 可通过计算机10实时分别控制两侧抽风装置内风机转 速。 所述计算机10可实时对两侧抽风装置内风机转速进行调整。 2.根据权利要求1所述的夹具2规律装夹， 其特征在于， 在增材过程之前， 通过热机耦合 仿真软件对工件应力变形进行预测以及流体仿 真软件对粉末流动方向进 行分析预测， 以最 小应力与变形和产生稳定气 体流场、 实现粉末稳定收集为目标， 设计工件的装夹数量、 位置 与风机转速 。 3.根据权利要求1所述的风机转速调控， 其特征在于， 计算机基于熔覆头位置信 息与粉 末流场稳定性数据库对抽风装置内风机转速进行实时调控。 所述的数据库， 其特征在于， 是由熔覆头在不同位置下， 能保持粉末稳定被收集的风机 转速参数， 该参数通过仿真与试验的方法获得。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115156558 A 2一种激光熔 化沉积过程粉末收集装 置及方法 [0001]作者： 王磊 磊， 黎一帆， 章宇盟， 占小红 技术领域： [0002]本发明涉及粉末 材料激光成型技术领域， 尤其是涉及一种激光熔化沉积 过程粉末 收集装置与方法。 背景技术 [0003]激光熔化沉积技术作为一种新型的快速成形技术， 具备成本低、 成型件性能优异 等特点。 通过激光熔化 沉积可以实现零件的修复与再制造等过程。 [0004]在激光熔化沉积过程中， 由于粉末是通过惰性气体吹向激光熔池， 在此过程中由 于粉末之间的碰撞、 送粉通道精度以及激光光斑直径的影响， 有相当比例的金属粉末不能 形成熔覆层或沉积层而浪费， 粉末利用率只有50％～80％左右。 因此， 为节省成本， 需对粉 末进行回收再利用。 由于激光熔化沉积过程是一个循环往复的过程， 前一层堆积在基板的 粉末会受到下一层送粉气流的影响， 从而使相当多的粉末在气流的作用下冲出基板， 冲出 基板的粉末由于工作台等油污的影响极易受到污染产生严重的浪费。 因此若 是在激光熔化 沉积过程中对飞出的粉末进行收集与处理则可以有效的提高粉末的利用率， 降低激光熔化 沉积成本 。 发明内容 [0005]为解决上述背景技术存在的上述问题， 本发明提出一种提高熔化沉积 过程粉末收 集装置及方法。 通过在激光熔化沉积基板规律的设立气力粉末收集装置的方式， 在增材件 周围形成循环流场， 通过气流作用将空中粉末带到粉末收集装置进行筛分与收集， 大幅提 高激光熔化 沉积过程粉末利用率， 节省激光熔化 沉积成本 。 [0006]本发明通过 下述技术方案实现： [0007]搭建了一套提高激光熔化沉积粉末利用率的装置， 装置包括熔覆头、 夹具、 送粉 头、 工件、 基板、 工作台、 软管、 集粉装置、 计算机、 保护腔 体， 控制柜 。 所述熔覆头、 夹具、 送粉 头、 工件、 基板、 工作台、 软管， 集粉装置均位于保护腔 体内， 装置采用同轴送粉的方式， 工件 由夹具固定在工作台上， 软管前端固定在夹具 处， 尾端与集粉装置相连， 集粉装置位于工作 台下部。 [0008]夹具由空心螺柱， 连杆与长杆组成， 长杆与空心螺柱通过连杆相连接， 长杆与工作 台配合进 行固定， 夹具可装夹在工作台任意位置。 其中连杆前端内置有内螺纹， 空心螺柱 通 过与连杆前端内螺纹配合实现对基板的紧固夹持。 空心螺柱前端两侧 开有方形槽口， 槽口 处由放置有滤网， 用于过 滤大粒径粉末。 [0009]进一步地， 滤网支持拆卸功能， 可根据粉末粒径对滤网进行 更换。 [0010]进一步地， 集粉装置 由抽风装置与粉末收集箱两部分组成， 抽风装置 由风机提供 动力， 通过软管收集增材过程中未得到充分利用的粉末， 集粉装置两侧分别有三个软管接说　明　书 1/3 页 3 CN 115156558 A 3