[實用新型]一種用于鋁合金薄壁回轉體激光增材制造的成形保護結構

有效

• 申請號: 202023009390.9
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN214079268U
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 劉德健;孫允森;陳浩;吳康輝;趙文漪;王楠
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;北京電子工程總體研究所
• 主分類號: B22F12/70
• 分類號: B22F12/70;B22F12/20;B22F12/90;B33Y30/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

本實用新型屬于激光增材制造領域，并具體公開了一種用于鋁合金薄壁回轉體激光增材制造的成形保護結構，其包括冷卻板、液氬噴嘴、基板和玻璃管，其中：所述冷卻板固定安裝在所述基板下方，且冷卻板上開設有多個相互連通的環形管道槽；所述液氬噴嘴穿過所述冷卻板，該液氬噴嘴出口與所述環形管道槽連通；所述基板用于放置待成形回轉體，且基板上開設有多個與所述環形管道槽連通的孔；所述玻璃管安裝在所述基板上，且該玻璃管上方設有石棉布，該石棉布與玻璃管共同在待成形回轉體四周構成一個氬氣倉。本實用新型解決了鋁合金薄壁回轉體在激光增材制造過程中的易氧化、冷卻慢等問題，避免回轉體成形后出現高低不平、坍塌、尺寸精度無法保證等問題。

技術領域

本實用新型屬于激光增材制造領域，更具體地，涉及一種用于鋁合金薄壁回轉體激光增材制造的成形保護結構。

背景技術

激光增材制造技術是以高能量密度的激光為熱源，將絲材或粉材熔化形成熔池，冷卻凝固后形成熔覆層，熔覆層逐層堆積即可形成特定形狀尺寸的結構零件。激光增材制造具有不受零件結構限制的優點，可用于結構復雜、難加工以及薄壁類零件的加工制造。

鋁合金薄壁回轉體廣泛應用于航空航天、國防軍工等重要領域。采用傳統鑄造加上減材加工以及卷制加上焊接加工等方法進行制備，但分別具有材料利用率低及尺寸精度難以保證等劣勢。采用激光增材制造技術具有材料利用率高、制造柔性大以及尺寸精度高等優勢。

然而相比于鐵合金、鈦合金等高熔點金屬，鋁合金激光增材制造的難度相對較大。難點之一為鋁元素化學性質活潑，在成形過程中易氧化，而氧化產物的熔點遠高于鋁合金的熔點，一旦在沉積區域形成氧化物，便會對已成形區域形成高低起伏甚至塌陷，使得增材制造過程無法繼續進行，因此鋁合金在激光增材制造成形過程中對惰性氣體氛圍要求極高。難點之二為連續的激光熱輸入使鋁合金基體溫度較高，從而粘度小、易流動，導致熔覆層變寬，嚴重影響成形零件尺寸精度，且連續的激光作用使得激光熔覆送粉頭工作溫度過高，易出現送粉管燒損、堵塞等問題，影響熔覆的穩定性。

實用新型內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種用于鋁合金薄壁回轉體激光增材制造的成形保護結構，其目的在于，通過在基板下方設置冷卻板以及液氬噴嘴，上方設置氬氣倉，解決了鋁合金薄壁回轉體在激光增材制造過程中的易氧化、冷卻慢等問題，避免鋁合金薄壁回轉體在成形過程中出現的高低不平、坍塌、尺寸精度無法保證等問題。

為實現上述目的，本實用新型提出了一種用于鋁合金薄壁回轉體激光增材制造的成形保護結構，包括冷卻板、液氬噴嘴、基板和玻璃管，其中：

所述冷卻板固定安裝在所述基板下方，且冷卻板上開設有多個相互連通的環形管道槽；所述液氬噴嘴穿過所述冷卻板，該液氬噴嘴出口與所述環形管道槽連通；所述基板用于放置待成形回轉體，且基板上開設有多個與所述環形管道槽連通的孔；所述玻璃管安裝在所述基板上，且該玻璃管上方設有石棉布，該石棉布與玻璃管共同在待成形回轉體四周構成一個氬氣倉。

作為進一步優選的，所述基板上表面開設有環形槽，所述玻璃管放置在該環形槽中。

作為進一步優選的，所述環形槽的寬度比所述玻璃管的管壁厚度寬3mm～5mm。

作為進一步優選的，所述冷卻板上的多個環形管道槽為同心槽。

作為進一步優選的，還包括液氬杜瓦罐，該液氬杜瓦罐通過不銹鋼軟管與所述液氬噴嘴連接。

作為進一步優選的，還包括溫度調節裝置，該溫度調節裝置用于檢測氬氣倉內溫度，并根據氬氣倉內溫度調整所述液氬噴嘴噴射液氬的量。

作為進一步優選的，所述冷卻板與所述液氬噴嘴間隙配合，所述冷卻板與所述液氬噴嘴能獨立轉動。

作為進一步優選的，所述冷卻板和基板的外圓尺寸相同，且冷卻板和基板通過三爪卡盤夾緊。