[實(shí)用新型]金屬增量制造的送絲熔絲系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720711890.6
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN206779462U
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于先進(jìn)制造和先進(jìn)材料工藝領(lǐng)域，具體涉及一種高頻感應(yīng)加熱的金屬增量制造熔絲送絲系統(tǒng)。

背景技術(shù)

增量制造是基于材料累加原理快速成型操作的一項(xiàng)高新制造技術(shù)，而其中金屬的增量制造技術(shù)又是位于增量制造金字塔頂尖的一項(xiàng)全球性難點(diǎn)，被認(rèn)為是門檻最高、增長最快且最具前途的技術(shù)，從飛機(jī)發(fā)動機(jī)部件到醫(yī)療植入、汽車部件、航空衛(wèi)星組件等的制造，無不將它推到了最前沿的位置。然而，現(xiàn)有的高能束金屬零件自由增量制造技術(shù)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(shù)瓶頸，需要研究尋找既能保持增量制造技術(shù)優(yōu)勢，又能吸收傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合制造新技術(shù)，為增量制造向軍用高精尖和日常民用兩個方向同時應(yīng)用開辟新路徑。

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

金屬增量制造技術(shù)電子束技術(shù)方法可加工材料的范圍廣，整個加工過程便于實(shí)現(xiàn)自動化，加工效率很高。但是加工在真空中進(jìn)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(shè)備和真空系統(tǒng)，價(jià)格昂貴，在實(shí)際生產(chǎn)中受限制程度大。

金屬增量制造技術(shù)等離子束技術(shù)方法目前特種加工中最精密、最微細(xì)的加工。離子束加工在高真空中進(jìn)行，污染少，加工應(yīng)力和變形極小。成本相對較高，方案成熟度尚需市場認(rèn)可。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)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(yīng)線圈加熱的采用智能送氣送絲熔絲系統(tǒng)。

本實(shí)用新型金屬增量制造的送絲熔絲系統(tǒng)包括加熱室罩、密封室罩和感應(yīng)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(yīng)線圈，在密封室罩的罩外設(shè)置有加熱室罩，加熱室罩和密封室罩之間形成保護(hù)氣緩沖室，在密封室罩的頂部設(shè)置有內(nèi)室氣閥，在加熱室罩的頂部設(shè)置有外室氣閥，在密封室罩的罩頂和罩底上分別開有進(jìn)絲口和熔滴出口。

本實(shí)用新型所述的金屬增量制造的送絲熔絲系統(tǒng)包括以下有益效果：

1、金屬絲依靠感應(yīng)線圈渦流產(chǎn)生的電阻熱熔化，內(nèi)部渦流產(chǎn)熱，能量利用率更高，感應(yīng)線圈產(chǎn)生的能量主要用于形成熔滴，熔絲效率高，感應(yīng)線圈的功率為10～15kw，與激光等增材制造方法相比能夠降低成本，節(jié)約能源；

2、送氣系統(tǒng)送入氬氣等惰性氣體作為保護(hù)氣體，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)氣氛對增量制造過程的保護(hù)，保證了成品和制造質(zhì)量，并有效降低了研發(fā)成本；

3、本實(shí)用新型所述的金屬增量制造的送絲熔絲系統(tǒng)的制造價(jià)格為10萬～20萬左右，應(yīng)用感應(yīng)線圈使得增量制造的使用材料的范圍有了很大的拓展，不再局限于部分現(xiàn)有的單一金屬材料，并且本實(shí)用新型采用感應(yīng)線圈加熱相對于激光束和電子束加工更清潔環(huán)保。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型金屬增量制造的送絲熔絲系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型金屬增量制造的送絲熔絲系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式金屬增量制造的送絲熔絲系統(tǒng)包括加熱室罩1、密封室罩3和感應(yīng)線圈2，通過密封室罩3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3的下部倒錐漏斗形外罩壁上纏繞有感應(yīng)線圈2，在密封室罩3的罩外設(shè)置有加熱室罩1，加熱室罩1和密封室罩3之間形成保護(hù)氣緩沖室，在密封室罩3的頂部設(shè)置有內(nèi)室氣閥4，在加熱室罩1的頂部設(shè)置有外室氣閥5，在密封室罩3的罩頂和罩底上分別開有進(jìn)絲口和熔滴出口。

本實(shí)施方式加熱室罩和密封室罩之間形成保護(hù)氣緩沖室起到保護(hù)和冷卻的作用。

本實(shí)施方式中加熱密封室為倒錐形，使其外壁纏繞的感應(yīng)線圈也呈倒錐形，感應(yīng)線圈的形狀設(shè)計(jì)為錐形是考慮到交變磁場，理想狀態(tài)為前段感應(yīng)線圈起預(yù)熱、加熱作用，因?yàn)樽钕旅娓袘?yīng)線圈的口徑最小，磁場作用最強(qiáng)，金屬絲恰好在口徑最小的地方熔化并滴落。密封室罩為倒錐形，使液滴聚集在出口處，在表面張力作用下容易流出。

本實(shí)施方式熔絲系統(tǒng)中引入感應(yīng)線圈作為增量制造的熱源，通過調(diào)控感應(yīng)線圈的參數(shù)實(shí)現(xiàn)增量制造的智能化控制，既節(jié)能清潔，又大幅度降低了制造成本，設(shè)備市場應(yīng)用前景廣。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是密封室罩3的罩頂為圓弧形，加熱密封室的縱截面呈扇形。