[發(fā)明專利]等離子體炬熔融金屬絲耗材沉積擠出3D打印噴頭

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810987310.5
• 申請(qǐng)日: 2018-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN110860691A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣銳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蔣銳
• 主分類號(hào): B22F3/115
• 分類號(hào): B22F3/115;B33Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種等離子體炬熔融金屬絲耗材沉積擠出3D打印噴頭，包括送料裝置，等離子體炬方向調(diào)整裝置，陽極，陰極進(jìn)料管，密封件，碳刷，噴頭，軸承，高溫絕緣環(huán)。

其特征是：

所述陰極進(jìn)料管(4)和金屬絲耗材(2)，兩者間用具有耐高溫及密封特性的密封件(3)結(jié)合以防氣體泄漏；

所述軸承(6)，陽極(8)，陰極進(jìn)料管(4)之間具有耐高溫密封特性密封件(7)以防止氣體泄漏；

所述軸承(6)，是連接陽極(8)和陰極進(jìn)料管(4)，并使陽極(8)可以以陰極進(jìn)料管(4)和噴頭(10)中心軸旋轉(zhuǎn)；

所述高溫絕緣環(huán)(11)是耐高溫且有良好高溫絕緣特性，其與陽極(8)固定，其內(nèi)孔與噴頭(10)緊密貼合，以防止氣體泄漏，在內(nèi)孔上有一個(gè)方孔，用作等離子體炬的噴射通道，此方孔處于等離子體炬的陰陽極之間，陰極進(jìn)料管(4)與電源負(fù)極相連；

所述等離子體炬方向調(diào)整裝置(2)，由軟件根據(jù)每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)的X、Y座標(biāo)值計(jì)算出要旋轉(zhuǎn)的角度，并發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，再由電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)陽極(8)轉(zhuǎn)動(dòng)以達(dá)到旋轉(zhuǎn)調(diào)向的功能，等離子體炬始終以噴頭(10)的軸線為中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得等離子體炬的落點(diǎn)始終處在熔融金屬填充軌跡的正前方，在熔融金屬擠出前把冷卻固化的打印層迅速加熱到接近熔化狀態(tài)，從而熔融金屬和已打印冷卻固化層能有效結(jié)合成致密實(shí)體；

所述碳刷(9)與電源正極相連，并與陽極(8)接觸，在陽極(8)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以為其提供電力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體，其特征為惰性氣體，從陰極進(jìn)料管(4)的進(jìn)氣口進(jìn)入流經(jīng)陰極進(jìn)料管(4)，并從陰極進(jìn)料管(4)下端的的孔流出，孔在陰極進(jìn)料管(4)和噴頭(10)上端面的結(jié)合處，再從高溫絕緣環(huán)(11)的方孔流出。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體炬，其特征在于從陰極進(jìn)料管(4)的孔流出的氣體在噴頭(10)和陽極(8)間由高壓高頻電路引弧并形成等離子體，并利用在噴頭(10)上電弧陰極斑形成的高溫來熔化打印頭里的耗材，等離子體氣流由噴頭(10)和陽極(8)間的小孔噴射出來形成等離子體炬。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述熔融金屬和已打印固化層能有效結(jié)合成致密實(shí)體，其特征為等離子體炬的溫度和氣流速度會(huì)隨打印速度變化而實(shí)時(shí)變化，當(dāng)打印速度快時(shí)等離子體炬溫度變高，更高溫度的等離子體炬會(huì)更快速的加熱已經(jīng)打印冷卻固化層。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陰極進(jìn)料管(4)孔，其特征為處于陰極進(jìn)料管(4)的下端，是氣體從陰極進(jìn)料管(4)出來的出口，并且噴頭(10)的上端面處于孔中，當(dāng)氣體流過時(shí)能對(duì)金屬絲耗材(2)進(jìn)行冷卻，并能冷卻噴頭(10)上端面，使得噴頭(10)下端耗材保持熔融狀態(tài)而上端的金屬絲耗材(2)會(huì)保持足夠的硬度，從而解決熔融液態(tài)金屬的熱量傳遞過快將金屬耗材(2)軟化而擠不出來。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述噴頭(10)的下端金屬保持熔融狀態(tài)，其特征為等離子體炬的溫度和氣流速度會(huì)隨打印速度變化而實(shí)時(shí)變化，當(dāng)打印速度快時(shí)等離子體炬溫度變高，從而陰極斑的溫度也變高，加快熔融速度從而保持有足夠的熔融金屬。

7.權(quán)利1的結(jié)構(gòu)只是本專利中的一種形式，還有另外形式利用等離體炬熔化打印金屬絲耗材和用等離子體炬來加熱已經(jīng)打印冷卻層的形式都在本專利保護(hù)范圍內(nèi)，如更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，只要送料裝置，陽極，陰極進(jìn)料管，密封件，噴頭，其特征為處于陰極進(jìn)料管(4)的下端，是氣體從陰極進(jìn)料管(4)出來的出口，但這個(gè)出口方向不是徑向方向，與徑向成一定角度，并且噴頭(10)的上端面處于孔中，當(dāng)氣體流出陽極(8)和噴頭(10)時(shí)形成旋轉(zhuǎn)高溫等離子體，并以打印噴頭擠出點(diǎn)為中心，并將其周圍的已打印冷卻層快速加熱，使得打印層與已打印層能結(jié)合成致密的實(shí)體，同時(shí)當(dāng)氣體流過時(shí)能對(duì)金屬絲耗材(2)進(jìn)行冷卻，并能冷卻噴頭(10)上端面，使得噴頭(10)下端耗材保持熔融狀態(tài)而上端的金屬絲耗材(2)會(huì)保持足夠的硬度，從而解決熔融液態(tài)金屬的熱量傳遞過快將金屬耗材(2)軟化而擠不出來。