[實(shí)用新型]一種激光強(qiáng)化電沉積快速成形加工裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320772462.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN203593801U
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王東生;田宗軍;周杏花;朱坤鋒;季燕;沈理達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 銅陵學(xué)院
• 主分類號(hào): C25D1/00
• 分類號(hào): C25D1/00;C25D5/08;C25D5/50
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務(wù)所 34116
• 代理人: 胡敏

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種快速成形加工技術(shù)，尤其涉及的是一種激光強(qiáng)化電沉積快速成形加工裝置。

背景技術(shù)

快速成形技術(shù)（Rapid?Prototyping，RP）是從零件的CAD幾何模型出發(fā)，通過(guò)軟件分層離散和數(shù)控成形系統(tǒng)，用激光束或其他方法將材料堆積而形成實(shí)體零件。由于它把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加，因而可以在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復(fù)雜的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。由于RP技術(shù)在制造產(chǎn)品過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生廢棄物造成環(huán)境污染，所以也是一種綠色制造技術(shù)。

隨著新型材料特別是能直接快速成形的高性能材料的研制和應(yīng)用，產(chǎn)生了越來(lái)越多的更為先進(jìn)的快速成形工藝技術(shù)，其中較成熟和典型的工藝主要有光固化技術(shù)（Stereo?lithography?apparatus，SLA）、分層實(shí)體制造技術(shù)（Laminated?object?manufacturing，LOM）、激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)（Selective?laser?sintering，SLS）、三維打印技術(shù)（Three?dimension?printing，3DP）和熔融沉積造型技術(shù)（Fused?deposition?modeling，F(xiàn)DM）等。但是這些方法的加工對(duì)象主要是非金屬材料，而實(shí)際需要的零件大部分都是金屬材料。

目前，金屬零件快速成形工藝方法以激光快速成形技術(shù)為主，例如，由美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的激光近形制造技術(shù)（Laser?engineered?net?shaping，LENS），英國(guó)利物浦大學(xué)和美國(guó)密西根大學(xué)發(fā)展的直接金屬沉積技術(shù)（Direct?metal?deposition，DMD），英國(guó)伯明翰大學(xué)發(fā)展的直接激光制造技術(shù)（Direct?laser?fabrication，DLF），德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)Fraunhofer激光技術(shù)研究所發(fā)展的激光選擇性熔化技術(shù)（Laser?selective?melting，LSM）以及西北工業(yè)大學(xué)發(fā)展的激光立體成形技術(shù)（Laser?solid?forming，LSF）等。但這些金屬零件快速成形方法普遍存在設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高，難以直接制備致密、形狀復(fù)雜、精密的金屬零件等不足，所制備的零件精度、表面光潔度及機(jī)械性能還達(dá)不到實(shí)際需要的水平，與傳統(tǒng)加工手段有相當(dāng)大的差距，這些不足嚴(yán)重地制約了快速制造技術(shù)在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。

由于可選材料多，運(yùn)行費(fèi)用低，容易將材料形成與原型結(jié)合起來(lái)，將電沉積技術(shù)與快速成形技術(shù)相結(jié)合電沉積快速成形金屬零件技術(shù)在最近幾年受到越來(lái)越多的重視。南京航空航天大學(xué)將噴射式電沉積技術(shù)應(yīng)用到快速成形技術(shù)領(lǐng)域，提出了選擇性電沉積工藝（CN00133282.1），在成形過(guò)程中，作為陽(yáng)極的噴嘴將高速流動(dòng)的電沉積溶液噴射至陰極表面，電沉積溶液中的金屬離子在外加電場(chǎng)的作用下被源源不斷地沉積下來(lái)，控制噴嘴的掃描運(yùn)動(dòng)就能選擇性地在特定區(qū)域沉積出零件的一個(gè)層面，逐層沉積疊加可制作出三維實(shí)體原型零件；噴射電沉積采用特殊的液相傳質(zhì)方式，使沉積速度提高幾十倍，乃至上百倍，但受射流定域性的影響，成形件精度不高。浙江理工大學(xué)將電化學(xué)沉積技術(shù)、快速成型技術(shù)和數(shù)控技術(shù)有機(jī)結(jié)合，提出了數(shù)控選區(qū)電沉積快速成形技術(shù)，該加工方式可以直接成形和制造金屬零件，為了提高沉積精度，采用絲狀陽(yáng)極，再加上電沉積速度本身的限制，成形速度慢。專利CN200710025121.1提出了一種利用疊層模板電沉積技術(shù)直接制造金屬零件的方法，它通過(guò)將復(fù)雜零件進(jìn)行分層切模后放入電沉積系統(tǒng)中逐層沉積，最終得到所需形狀金屬零件；為了有效阻止雜質(zhì)的吸附，避免毛刺、積瘤等表面缺陷的產(chǎn)生，從而獲得良好的電沉積均勻性，最近南京航空航天大學(xué)又在疊層模板電沉積技術(shù)基礎(chǔ)上分別提出了輔助磨削電沉積成形技術(shù)（范暉,黃因慧.輔助磨削在疊層模板電鑄成形中的應(yīng)用[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2013,32（5）:722-725.）和摩擦噴射電沉積快速成形技術(shù)（田宗軍,王桂峰,黃因慧,等.射流電沉積快速成形金屬鎳制件[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào),2010,38（12）:41-44）；但是基于疊層模板的電沉積技術(shù)增加了制備模板和安裝模板等工序，使制備工藝復(fù)雜。由此可見(jiàn)，上述各種電沉積方法在快速制備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高的金屬零件上還有明顯的不足。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種激光強(qiáng)化電沉積快速成形加工裝置，實(shí)現(xiàn)激光強(qiáng)化電沉積技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、快速成形技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。