[實用新型]一種用于金屬筒體電熔增材制造的冷卻系統

有效

• 申請號: 201720289080.6
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN206854880U
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 盧迪;嚴連菊;朱曉強;朱曉龍;楊曉宜
• 申請（專利權）人: 南方增材科技有限公司
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;F25D1/02
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 胡楓

技術領域

本實用新型涉及增材制造設備領域，尤其涉及一種用于金屬筒體電熔增材制造的冷卻系統。

背景技術

目前，核電、火電、石化、冶金、船舶等現代重型工業裝備正日益向大型化、復雜化、高性能參數和極端條件下高可靠性、長壽命服役方向快速發展，所需低合金高強度鋼、耐熱合金等關鍵金屬筒體構件尺寸也越來越大、質量要求越來越高?，F在主要是采用數百噸級大型鋼錠冶煉、鑄造和萬噸水壓機等重型鍛造工業裝備鍛壓成形方式來制造金屬筒體，并輔以最終機加工，該方法基本能夠滿足技術質量要求，但此制造工序繁多、生產周期長、材料利用率低，必然會導致構件成本高昂，另一方面，此制造工藝復雜、化學與力學性能控制難度大，也造成質量穩定性差、廢品率高、價格居高不下等問題，嚴重影響著項目建設進度,制約著我國重型裝備制造業的發展。

為解決上述問題，國家與企業均寄望重型裝備制造業取得重大突破，近年來，熔融沉積快速成形（即電熔增材制造技術）正成為一個重要的發展方向。

其中，金屬筒體電熔增材制造的電熔成形方法是采用電弧熱、電阻熱、電渣熱復合而成的高能熱源，通過電熔頭熔化連續輸送的金屬原料絲材，在基材上逐層凝固堆積成形制造金屬筒體構件，由于電熔增材制造技術具有制造柔性化程度高、成形周期短、材料化學與力學性能優良等優點，已被應用于金屬筒體構件的成形，為了攻克金屬筒體構件大尺寸和復雜形狀成形過程中出現的裂紋和氣孔、化學偏析，以及全截面性能要求等難題，需要在金屬原料絲材經由輸送機構和電熔頭送至基材表面熔化之前，根據工藝要求，工件工作表面溫度根據不同的材料及工作速度，應控制在100-600℃范圍內穩定可調。

可見金屬筒體電熔增材工藝目前面臨的一個關鍵工序是如何確保能夠穩定控制工作時的溫度，并滿足越來越高的力學和化學性能的要求。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種用于金屬筒體電熔增材制造的冷卻系統，通過水和氣實現增材制造的冷卻，提高加工工件的化學與力學性能。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種用于金屬筒體電熔增材制造的冷卻系統，包括設于基體內部的集成部、沿集成部長度方向依次設置的若干個噴嘴、設于集成部一端的進水部以及設于集成部另一端的進氣部；

所述集成部內設有通氣總管、連接通氣總管與噴嘴的通氣支管、以及與噴嘴一一對應連接的若干獨立通水道，所述進水部包括入水總管、用于控制入水總管開關的截止閥、用于將入水總管的水分配至獨立通水道的分配器、以及設于獨立通水道上的水量調節閥，所述進氣部包括與通氣總管連通的進氣管和設于進氣管上的氣量調節閥。

作為上述方案的改進，還包括用于檢測基體不同部位溫度的多個溫度傳感器，當溫度傳感器檢測出的溫度值大于設定值時，所述冷卻系統工作。

作為上述方案的改進，所述噴嘴的個數等于電熔增材制造使用的電熔頭的個數。

作為上述方案的改進，所述噴嘴與電熔增材制造使用的電熔頭處于基體的豎向的徑向面。

作為上述方案的改進，所述獨立通水道的直徑范圍為5-20mm。

作為上述方案的改進，所述集成部包括鋁型材，所述鋁型材的中心設有用作通氣總管的中空氣腔，所述鋁型材設有若干個用作獨立通水道的水腔，所述鋁型材的表面設有用于安裝水管的卡位凹槽，所述水管用作獨立通水道。

作為上述方案的改進，所述鋁型材為80*40或者80*80的標準鋁型材。

實施本實用新型的實施例，具有如下有益效果：

1、本實用新型通過水和氣作為電熔增材制造的冷卻介質，其中水路通過獨立的通水管以及與獨立通水管一一對應的水量調節閥調節通向噴嘴的水量，氣路通過氣量調節閥調節通向噴嘴的氣量，通向噴嘴的水氣通過精確控制，從而實現電熔增材制造溫度的精確控制，以使金屬筒體電熔增材制造出的工件的物力性能和化學性能得到較好的控制；

2、本實用新型的噴嘴是設于基體內部的，在進行冷卻降溫的過程中，噴嘴噴出的水氣是直接噴向基體的內側壁，霧化水氣通過與基體內壁進行熱交換帶走大量的熱能，并且采用本實用新型的冷卻方式不會對基體外表面的電熔增材加工質量產生影響，此時，當加工工件為大尺寸和復雜形狀的金屬筒體構件時，也不會出現裂紋、氣孔以及化學偏析等不良影響，加工出的工件的力學性能和化學性能良好；

3、本實用新型的冷卻系統，不需要任何化學液體作為冷卻介質，僅用清潔便宜的自來水作為冷卻介質，實現節能、環保等優點。

附圖說明