[發明專利]一種3D打印約束成型輔助裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201710364324.7
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN106984820B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 孫清潔;劉一搏;林彤;李昕儒;李軍兆;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學(威海)
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B33Y10/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京博訊知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11593
• 代理人: 柳興坤

本發明公開了一種3D打印約束成型輔助裝置及其使用方法。所述3D打印約束成型輔助裝置，包括固定部、滑軌和冷卻裝置，所述固定部與所述滑軌固定連接，用于與3D打印設備的焊炬固定連接，所述冷卻裝置滑動連接到所述滑軌上，用于對所述3D打印設備打印過程中的熔敷金屬進行冷卻。本發明通過冷卻塊的冷卻帶走電弧3D打印過程中熔敷金屬大部分熱量，大大縮短熔池金屬的凝固和高溫停留時間，解決了隨堆積層數的增加，堆積零件熱積累嚴重、散熱條件差、熔池過熱、內部晶粒組織粗大和力學性能較低的問題。且，本發明結構簡單，使用調節方便，消除或減小了目前需要對電弧3D打印毛坯成型件的加工余量，提高了電弧3D打印的生產效率和材料利用率。

技術領域

本發明涉及電弧3D打印領域，特別是一種3D打印約束成型輔助裝置及其使用方法。

背景技術

電弧3D打印過程是以電弧為熱源，通過高溫液態金屬逐道逐層累積來制造實體部件。由于液態熔池金屬具有較高的流動性，使得電弧3D打印部件的側壁成型精度較低，往往需要后期的切削加工才能滿足需求精度。此外，隨著堆積層數的增加，受到整體散熱能力的限制，整體結構的熱量積累嚴重，還會進一步影響成型精度。同時，高溫停留時間的延長也會使得增材部件(預成型件)內部晶粒組織發生粗化，降低部件整體的力學性能。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種能夠快速使打印過程中熔敷金屬降溫并限制預成型件尺寸的3D打印約束成型輔助裝置及其使用方法。

第一方面，提供一種3D打印約束成型輔助裝置，包括固定部、滑軌和冷卻裝置，所述固定部與所述滑軌固定連接，用于與3D打印設備的焊炬固定連接，所述冷卻裝置滑動連接到所述滑軌上，用于對所述3D打印設備打印過程中的熔敷金屬進行冷卻，

所述冷卻裝置包括冷卻部和連接部，所述連接部的第一端滑動連接到所述滑軌上，所述連接部的第二端與所述冷卻部連接，所述冷卻部包括冷卻塊，所述冷卻塊包括工作面，

還包括滑塊，所述連接部的第二端與所述滑塊連接，所述滑塊滑動連接到所述滑軌上，所述滑塊和所述連接部之間還設置有彈簧，所述彈簧的兩端分別連接到所述滑塊和所述連接部上，

在所述3D打印設備打印預成型件的過程中，所述工作面與所述預成型件外壁接觸，在所述彈簧的拉力作用下，使所述冷卻塊對所述預成型件的外壁尺寸進行限制。

優選地，所述固定部包括第一夾板、第二夾板和緊固件，所述第一夾板與所述滑軌固定連接，所述第一夾板和第二夾板通過所述緊固件連接并夾緊在所述焊炬上。

優選地，所述冷卻裝置設置有一個或者兩個。

優選地，所述冷卻部包括冷卻泵，所述冷卻塊內形成有冷卻通道，所述冷卻通道的冷卻液入口通過管路與所述冷卻泵相連。

優選地，所述工作面為與水平面垂直的面。

優選地，所述滑塊上設置有定位螺釘。

優選地，所述滑塊與所述連接部鉸接。

優選地，所述滑塊和滑軌上設置有刻度，用于提高所述滑塊位置調整的精度。

第二方面，提供一種上述3D打印約束成型輔助裝置的使用方法，包括：

將所述固定部裝夾到所述焊炬上，并調整所述冷卻裝置的位置；

根據預成型件的結構再次調整所述冷卻裝置的位置并固定；

向所述冷卻裝置內供冷卻液，然后開啟所述焊炬開始工作；

所述焊炬工作完成后，繼續向所述冷卻裝置供冷卻液；

停止向所述冷卻裝置供冷卻液，打印完成；

將所述3D打印約束成型輔助裝置拆除，并將所述冷卻裝置清洗干凈進行保存。