[實用新型]一種金屬3D打印復合制造裝置

有效

• 申請號: 201820301366.6
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN208131978U
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 李毓洲;植林;張永俊;郭鐘寧;楊青天
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本實用新型屬于3D打印技術領域，尤其涉及一種金屬3D打印復合制造裝置。本實用新型提供了一種金屬3D打印復合制造裝置，其方法包括：S101：在超聲振動能場的作用下按照預置的3D打印和填充的掃描路徑對金屬粉末進行熔合，形成工件的熔覆層；S102：對熔覆層在超聲振動能場的作用下同時進行激光沖擊處理，使得超聲振動波和激光沖擊誘導的沖擊波對熔覆層進行沖擊鍛打；S103：對熔覆層進行逐層堆疊，得到工件。針對現有的金屬3D打印技術制造金屬零件時存在的問題，本實用新型能最大限度消除金屬熔覆層存在氣孔、未熔合、縮松及裂紋的內部缺陷和熱應力，提高金屬零件的內部質量和機械力學綜合性能，并有效控制宏觀變形和開裂問題。

技術領域

本實用新型屬于3D打印技術領域，尤其涉及一種金屬3D打印復合制造裝置。

背景技術

對于傳統的機械加工等減材制造技術，金屬3D打印技術是金屬增材制造技術的主要實現形式，其是通過材料的逐漸累積來實現制造的技術。該技術利用計算機將成金屬零件的計算機3D數字模型切成一系列一定厚度的薄層，通過逐層疊加的方法生成任何形狀的零件。由于該技術無需傳統的刀具或模具，可以實現傳統工藝難以或無法加工的復雜結構的制造，并可以有效縮短制造周期，因此金屬零件3D打印技術作為整個3D打印體系中最為前沿和最有潛力的技術，是先進制造技術的重要發展方向。

目前用于直接制造金屬功能零件的3D打印方法主要有：激光選區熔化法(Selective Laser Melting，SLM)、激光近凈成形法(Laser Engineered NetShaping，LENS)和電子束選區熔化法(Electron Beam Selective Melting，EBSM)，金屬3D打印技術目前存在如下缺點：產生內部缺陷而造成機械力學性能不足，內部缺陷包括氣孔、裂紋、未熔合和縮松等。氣孔、未熔合及裂紋缺陷是承力結構件致命的疲勞萌生源，導致金屬3D打印零件可靠性存在隱患。

因此在金屬3D打印技術制造金屬零件時，采用何種手段來改善微觀組織結構以盡量避免氣孔、未熔合、縮松及裂紋缺陷問題，是本領域工程技術人員亟待解決的技術問題。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供了一種金屬3D打印復合制造裝置，有效解決現有的金屬3D打印技術制造金屬零件時，制造得到的金屬零件最大限度消除具有氣孔、未熔合、縮松及裂紋的技術缺陷。

本實用新型提供了一種金屬3D打印復合制造裝置，包括：工作臺、熱源產生機構、金屬粉末送粉機構、激光噴嘴和超聲波振動子；

所述熱源產生機構和所述金屬粉末送粉機構同步運動并設置在所述工作臺的上表面的上方，使得所述金屬粉末送粉機構將金屬粉末噴出后被所述熱源產生機構熔合形成熔覆層；

所述激光噴嘴與所述熱源產生機構同步運動并設置在所述工作臺的上表面的上方，使得所述激光噴嘴以利用激光沖擊誘導的沖擊波對所述熔覆層進行沖擊鍛打；

所述超聲波振動子設置在所述工作臺的下表面的下方，使得所述超聲波振動子以利用超聲振動波對所述熔覆層的內部進行沖擊進行處理。

作為優選，還包括：惰性氣體保護氣罐，所述惰性氣體保護氣罐與所述金屬粉末送粉機構連通，使得所述惰性氣體保護氣罐對所述金屬粉末送粉機構通入惰性氣體。

作為優選，所述熱源產生機構具體為激光熱源產生機、等離子產生機構、火焰產生機構或電能熱源產生機構。

作為優選，還包括：應力仿真計算裝置、溫度傳感器、溫度仿真計算裝置及控制裝置；

所述溫度傳感器用于檢測所述熔覆層的溫度；

所述溫度仿真計算裝置用于獲得所述溫度傳感器的溫度信息后進行計算，輸出溫度場分布數據；