[發(fā)明專(zhuān)利]金屬構(gòu)件電弧填絲增材制造實(shí)時(shí)降溫裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811035555.4
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108994426B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊俊;彭陳程;周錦霖;楊梓為;楊成列;薛振振
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K9/04
• 分類(lèi)號(hào): B23K9/04;B23K9/32
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡;葛啟函

1.一種金屬構(gòu)件電弧填絲增材制造實(shí)時(shí)降溫裝置，其特征在于：包括由頂板(1)、前封裝板(21)、后封裝板(22)、左側(cè)板(23)、右側(cè)板(24)圍成的冷卻罩，所述頂板(1)上設(shè)有金屬桿(3)、以及連通至冷卻罩的第一進(jìn)氣管(2)、第二進(jìn)氣管(4)，第一進(jìn)氣管(2)和第二進(jìn)氣管(4)用于向冷卻罩內(nèi)通入低溫冷卻氣體(12)，所述前封裝板(21)和后封裝板(22)的下端均設(shè)有矩形窗口，矩形窗口的寬度為W，高度為H，用于防止堆積層與前封裝板(21)和后封裝板(22)發(fā)生碰撞，前封裝板(21)和后封裝板(22)的左右兩側(cè)均縱向設(shè)置有波浪形導(dǎo)軌(20)，前封裝板(21)的波浪形導(dǎo)軌(20)上滑動(dòng)連接有可上下滑動(dòng)的前滑動(dòng)金屬擋板(5)，后封裝板(22)的波浪形導(dǎo)軌(20)上滑動(dòng)連接有可上下滑動(dòng)的后滑動(dòng)金屬擋板(9)，前滑動(dòng)金屬擋板(5)和后滑動(dòng)金屬擋板(9)用于阻擋冷卻罩內(nèi)的低溫冷卻氣體(12)外流，所述波浪形導(dǎo)軌(20)用于調(diào)節(jié)前滑動(dòng)金屬擋板(5)和后滑動(dòng)金屬擋板(9)對(duì)金屬構(gòu)件堆積高度的保護(hù)范圍，所述前滑動(dòng)金屬擋板(5)和后滑動(dòng)金屬擋板(9)的中下部均設(shè)有矩形塊(19)，矩形塊(19)中放置有兩端各固定一個(gè)鋼珠(17)的彈簧(18)，彈簧(18)用于將鋼珠(17)緊壓在波浪形導(dǎo)軌(20)的凹槽內(nèi)，完成前滑動(dòng)金屬擋板(5)和后滑動(dòng)金屬擋板(9)的自鎖，前滑動(dòng)金屬擋板(5)和后滑動(dòng)金屬擋板(9)的頂部為翻折的手持部，用于手動(dòng)控制前滑動(dòng)金屬擋板(5)和后滑動(dòng)金屬擋板(9)的升降；

所述冷卻罩內(nèi)在冷卻罩外殼左側(cè)板(23)和右側(cè)板(24)之間設(shè)有平行于頂板(1)的氣流緩沖裝置，氣流緩沖裝置包括上下兩層粗絲金屬網(wǎng)(6)、兩層粗絲金屬網(wǎng)(6)之間的細(xì)絲金屬網(wǎng)(8)，細(xì)絲金屬網(wǎng)(8)與上下兩層粗絲金屬網(wǎng)(6)之間都均勻填充有金屬鋼毛(7)，氣流緩沖裝置通過(guò)冷卻罩外殼左側(cè)板(23)和右側(cè)板(24)內(nèi)側(cè)安裝的金屬薄片(11)固定，所述粗絲金屬網(wǎng)(6)用于緩沖冷卻氣流流速并使氣流均勻分散充滿(mǎn)冷卻罩，細(xì)絲金屬網(wǎng)(8)用于分隔支撐兩層金屬鋼毛(7)和緩沖冷卻氣流，金屬鋼毛(7)用于進(jìn)一步緩沖冷卻氣體并使冷卻氣流均勻分布在金屬構(gòu)件的堆積層上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬構(gòu)件電弧填絲增材制造實(shí)時(shí)降溫裝置，其特征在于：第一進(jìn)氣管(2)和第二進(jìn)氣管(4)之間設(shè)有金屬桿(3)，金屬桿(3)通過(guò)升降裝置(10)上的固定螺母與升降裝置(10)連接，升降裝置(10)固定在焊槍上，通過(guò)調(diào)節(jié)升降裝置(10)的位置來(lái)控制冷卻罩的高度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬構(gòu)件電弧填絲增材制造實(shí)時(shí)降溫裝置，其特征在于：前滑動(dòng)金屬擋板(5)和后滑動(dòng)金屬擋板(9)的寬度為30～80mm，其高度分別與前封裝板(21)和后封裝板(22)的高度相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬構(gòu)件電弧填絲增材制造實(shí)時(shí)降溫裝置，其特征在于：矩形窗口的寬度W為15～40mm，高度H為15～70mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬構(gòu)件電弧填絲增材制造實(shí)時(shí)降溫裝置，其特征在于：冷卻罩、前滑動(dòng)金屬擋板(5)和后滑動(dòng)金屬擋板(9)均選用熱導(dǎo)率為0.2～30W/(m℃)的耐高溫材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬構(gòu)件電弧填絲增材制造實(shí)時(shí)降溫裝置，其特征在于：細(xì)絲金屬網(wǎng)(8)選用50～100目的銅網(wǎng)，粗絲金屬網(wǎng)(6)選用20～50目的鋼網(wǎng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬構(gòu)件電弧填絲增材制造實(shí)時(shí)降溫裝置，其特征在于：細(xì)絲金屬網(wǎng)(8)為1～3片，粗絲金屬網(wǎng)(6)為2～6片。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬構(gòu)件電弧填絲增材制造實(shí)時(shí)降溫裝置，其特征在于：金屬構(gòu)件為不銹鋼、鈦合金、鎳基合金材料。

9.權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的一種金屬構(gòu)件電弧填絲增材制造實(shí)時(shí)降溫裝置的降溫方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：依據(jù)金屬構(gòu)件三維模型，分層切片并規(guī)劃堆積路徑，設(shè)定堆積工藝參數(shù)，降溫裝置與焊槍連接并置于基板表面，使前封裝板底部到焊槍軸線的水平距離為8～20mm，然后向第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管內(nèi)通入溫度為-20～-100℃的低溫氣體，冷卻氣體流量為6～45L/min，提前通氣時(shí)間為30～150s；

步驟二：?jiǎn)?dòng)電弧熱源，當(dāng)堆積前n層時(shí)，n＝[H/h]，其中h為分層切片高度，H為矩形窗口高度，[]表示取整符號(hào)，每堆積一層后，將焊槍提升一個(gè)分層切片高度h，隨后調(diào)節(jié)升降裝置上的固定螺母，使降溫裝置整體向下降低h，將前滑動(dòng)金屬擋板和后滑動(dòng)金屬擋板提升高度h；

步驟三：待前n層堆積完成后，開(kāi)始堆積金屬構(gòu)件剩余層，在金屬構(gòu)件剩余層堆積過(guò)程中，降溫裝置不再整體向下降低h，前滑動(dòng)金屬擋板和后滑動(dòng)金屬擋板不再提升高度h，每堆積一層后，將焊槍提升一個(gè)分層切片高度h。