[發明專利]金屬增量制造的送絲熔絲系統及其應用方法

有效

• 申請號: 201710464580.3
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107414081B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 曹健;王子晨;代翔宇;史地;劉洛寧;亓鈞雷;張麗霞;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

金屬增量制造的送絲熔絲系統及其應用方法，本發明屬于先進制造和先進材料工藝領域，它為了解決現有金屬增量制造裝置成本高、耗能大的問題。該金屬增量制造的送絲熔絲系統包括加熱室罩、密封室罩和感應線圈，通過密封室罩圍成加熱密封室，在密封室罩的罩外設置有加熱室罩，加熱室罩和密封室罩之間形成保護氣緩沖室，在密封室罩的外罩壁上纏繞有感應線圈，在密封室罩和加熱室罩上設置有氣閥。熔絲方法：金屬絲通過密封室罩的罩頂進絲口進入加熱密封室，感應線圈加熱熔化金屬絲形成熔滴，保護氣進入加熱密封室中保護金屬熔滴同時進行氣冷。本發明中的金屬絲依靠感應線圈渦流產生的電阻熱熔化，熔絲效率高，與激光等增材制造方法相比能夠降低成本。

技術領域

本發明屬于先進制造和先進材料工藝領域，具體涉及一種高頻感應加熱的金屬增量制造熔絲送絲系統及其應用方法。

背景技術

增量制造是基于材料累加原理快速成型操作的一項高新制造技術，而其中金屬的增量制造技術又是位于增量制造金字塔頂尖的一項全球性難點，被認為是門檻最高、增長最快且最具前途的技術，從飛機發動機部件到醫療植入、汽車部件、航空衛星組件等的制造，無不將它推到了最前沿的位置。然而，現有的高能束金屬零件自由增量制造技術存在成形效率不高、成本高、成形精度及性能可靠性不足的瓶頸問題。要克服上述技術瓶頸，需要研究尋找既能保持增量制造技術優勢，又能吸收傳統技術優點的復合制造新技術，為增量制造向軍用高精尖和日常民用兩個方向同時應用開辟新路徑。

金屬增量制造技術激光束技術方法較為成熟，應用材料范圍廣。它可進行微細和精密加工，便于自動控制連續加工，加工效率高，加工變形和熱變形小。但是激光束方案價格昂貴，單件設備高昂，一般激光束金屬增量裝置的價格都在100萬以上，難以民用普及。

金屬增量制造技術電子束技術方法可加工材料的范圍廣，整個加工過程便于實現自動化，加工效率很高。但是加工在真空中進行，一方面污染少、加工表面不易被氧化，另一方面整套的專用設備和真空系統，價格昂貴，在實際生產中受限制程度大。

金屬增量制造技術等離子束技術方法目前特種加工中最精密、最微細的加工。離子束加工在高真空中進行，污染少，加工應力和變形極小。成本相對較高，方案成熟度尚需市場認可。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有金屬增量制造裝置成本高、耗能大的問題，而提出一種采用感應線圈加熱的采用智能送氣送絲熔絲系統及其應用方法。

本發明金屬增量制造的送絲熔絲系統包括加熱室罩、密封室罩和感應線圈，通過密封室罩圍成加熱密封室，加熱密封室的下部呈倒錐漏斗形，在密封室罩的下部倒錐漏斗形外罩壁上纏繞有感應線圈，在密封室罩的罩外設置有加熱室罩，加熱室罩和密封室罩之間形成保護氣緩沖室，在密封室罩的頂部設置有內室氣閥，在加熱室罩的頂部設置有外室氣閥，在密封室罩的罩頂和罩底上分別開有進絲口和熔滴出口。

應用本發明金屬增量制造的送絲熔絲系統進行熔絲的方法按以下步驟實現：

一、通過密封室罩圍成加熱密封室，加熱密封室的下部呈倒錐漏斗形，在密封室罩的罩外設置有加熱室罩，加熱室罩和密封室罩之間形成保護氣緩沖室，在密封室罩的下部倒錐漏斗形外罩壁上纏繞有感應線圈，將感應線圈與三相電源相連接；

二、在加熱室罩的頂部設置有外室氣閥，將外室氣閥與送氣系統相連接，啟動送氣系統，采用惰性氣體作為保護氣；

三、啟動由電機驅動的送絲系統，使金屬絲通過位于密封室罩的罩頂進絲口進入加熱密封室中，感應線圈加熱熔化金屬絲形成金屬熔滴，保護氣通過密封室罩頂部的內室氣閥進入加熱密封室中保護金屬熔滴同時進行氣冷，金屬熔滴匯集在位于密封室罩內底部的熔滴出口處，在重力及氣壓的作用下使熔融金屬從熔滴出口流出進行金屬增量制造。

本發明所述的金屬增量制造的送絲熔絲系統及其應用方法包括以下有益效果：