[實用新型]金屬構件的增材制造設備

有效

• 申請號: 201721915627.5
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN207858031U
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 卓炎;陟成剛;嚴連菊;李利軍;于海波;孔令宗;張子華
• 申請（專利權）人: 王軍
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/32;B23K35/38
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 胡楓

本實用新型公開了一種金屬構件的增材制造設備，包括基體、送絲系統、電熔頭、測溫模塊、冷卻模塊、保護系統和電源，所述電熔頭與基體分別與電源的兩極連接，所述電熔頭設于基體的外表面且電熔頭距離基體預設距離，所述電熔頭相對于基體可移動，所述電熔頭內設有送絲系統，所述保護系統將保護氣體送至基體表面，所述冷卻模塊設于基體的內部，所述電源為直流脈沖電源。采用本實用新型，結構簡單、效率高、穩定性好、制得的金屬構件力學性能優異，并具有良好的組織特征。

技術領域

本實用新型涉及一種金屬構件，尤其涉及一種金屬構件的增材制造設備。

背景技術

目前，重型設備行業關鍵構件如核電、石化行業壓力容器所用低合金高強度鋼、耐熱合金材料、冶金輥子鋼、電站轉子鋼及航天領域的鈦合金結構件等構件材料主要采用鑄鍛技術實現，使用數百噸級大型鋼錠冶煉、鑄造和萬噸液壓機等重型鍛造工業裝備鍛壓成形，并輔以最終機加工。該傳統方法基本能夠滿足技術質量要求，但制造工序繁多、生產周期長、材料利用率低，導致構件成本高昂；另一方面，囿于鑄造技術和鍛造壓機噸位的限制，大型設備如核電、石化容器主要采用分段鍛制后再多段組焊的方式解決，鑄鍛工藝的問題將直接影響了后續的焊接和機加工，因此造成整體工藝復雜、化學與力學性能控制難度大，質量穩定性差，廢品率高的缺點。同時現有的這種制造工藝組合也難以滿足新型產品快速研制和批量生產的進度要求。

絲極電熔增材制造技術，基于目前先進的氣體保護焊焊接方法，由于其生產效率高，焊接接頭質量好等優點，在各行業包括容器分段筒體組焊，輥子鋼的堆焊修復，以及特殊件內壁堆焊不銹鋼工藝等方面被廣泛應用。但對于希望利用該技術在大型工件快速增材制造，也即直接絲極電弧增材成形方面，由于諸多工藝難點還鮮有實際應用。這些難點包括整體系統設備的設計制造，打印過程精確測溫、控溫系統開發；對應成形工件的送絲系統和適宜的保護氣體的研發和制備；以及最重要的，攻克重型金屬構件大尺寸和復雜形狀的絲極電弧增材成形過程中裂紋、氣孔、化學偏析等。如何研發并穩定成熟絲極電熔增材制造設備，滿足要求越來越高的各行業重型金屬構件的力學和化學性能是一個重大的課題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種金屬構件的增材制造設備，結構簡單、效率高、穩定性好、制得的金屬構件有良好的組織特征，且力學性能優異。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種金屬構件的增材制造設備，包括基體、送絲系統、電熔頭、溫控系統、保護系統和電源，所述電熔頭與基體分別與電源的兩極連接，所述電熔頭設于基體的外表面且電熔頭距離基體預設距離，所述電熔頭相對于基體可移動，所述溫控系統用于控制電熔頭和金屬構件的溫度，所述保護系統將保護氣體送至基體表面。

作為上述方案的改進，所述送絲系統包括金屬絲極,所述金屬絲極設于電熔頭內,所述金屬絲極的直徑為0.8mm～2.4mm。

作為上述方案的改進，所述電源為直流電源、交流電源或直流脈沖電源；

當電源為直流脈沖電源時,基值電流為30A～200A，峰值電流為200A～800A。

作為上述方案的改進，所述保護系統為送氣系統或保護艙。

作為上述方案的改進，所述保護氣體為惰性氣體。

作為上述方案的改進，所述溫控系統包括測溫模塊、冷卻模塊和調節模塊；

所述測溫模塊分布于電熔頭前方10～200mm范圍內；

所述冷卻模塊分布于基體或金屬構件的內部，所述冷卻模塊與電熔頭一一對應。

作為上述方案的改進，所述溫控系統控制基體/打印層的溫度為60～400℃，精度為±20℃。

作為上述方案的改進，包括數字化控制裝置，所述數字化控制裝置控制電熔頭與基體的相對移動軌跡。