[發明專利]一種金屬堆鑄成型裝置

在審

• 申請號: 202110582910.5
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113290256A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 魏世忠;張程;毛豐;羅成;陳沖;李開炳;馮成文;王曉東;徐流杰;潘昆明;李秀青;熊美
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B22F12/00
• 分類號: B22F12/00;B22F10/22;B22F12/20;B22F12/53;B22F12/50;B22F12/17;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 鄭英飛

本發明屬于快速成型領域，具體涉及一種金屬堆鑄成型裝置，金屬堆鑄成型裝置包括用于承裝金屬原材料的爐體，爐體外部設有感應線圈；爐體下方設有基板和驅動基板運動的三維運動平臺；爐體的底部設有出液口，出液口上安裝有打印頭，打印頭中設有用于引導金屬液流至所述基板上的金屬液流道；金屬堆鑄成型裝置還包括用于對堆鑄在基板上的金屬液進行冷卻的金屬液冷卻結構。本發明的金屬堆鑄成型裝置省去了將金屬原材料先加工成絲材或粉末再進行三維成型的步驟，工藝簡單且成本較低。

技術領域

本發明屬于快速成型領域，具體涉及一種金屬堆鑄成型裝置。

背景技術

隨著科學技術日新月異的發展，增材技術在制造業中應用變得越來越廣泛，并成為不可或缺的一部分，它基于“離散-疊加”原理，通過溫控基板運動使金屬熔體直接沉積在基板上，實現逐層地堆積形成復雜的三維實體工件。該技術具有智能制造、流程簡單、性能優良、近凈成形、效率較高、環境友好、成本較低的優點，在各個領域都有廣闊的應用前景。目前使用較多的增材技術為3D打印技術，3D打印技術一般采用打印頭，利用絲材或粉末作為原料，3D打印技術所用的打印頭中有通道，通道供絲材或粉末通過，在打印頭的外部設置加熱結構或激光燒結的結構對絲材或粉末進行加熱。

雖然常規的3D打印技術能夠實現無模快速成型，但是也存在一些弊端：常規的3D打印技術所需的原料為絲材或粉末，需要先將塊狀原料加工成絲材或粉末，再進行熔融打印，工藝較為復雜，導致成本較高，而且金屬尤其是活潑金屬在加工成絲材或粉末過程中易被氧化，無法保證產品質量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬堆鑄成型裝置，以解決現有技術中常規的3D打印技術工藝復雜、成本較高的技術問題。

為實現上述目的，本發明所提供的金屬堆鑄成型裝置的技術方案是：一種金屬堆鑄成型裝置，包括：

爐體，用于承裝金屬原材料，爐體外部設有用于將爐體內的金屬原材料加熱成金屬液的感應線圈；

基板，設于爐體下方，基板底部設有用于驅動基板運動的三維運動平臺；

所述爐體的底部設有出液口，出液口上安裝有打印頭，打印頭中設有用于引導金屬液流至所述基板上的金屬液流道；

金屬液冷卻結構，用于對堆鑄在基板上的金屬液進行冷卻。

有益效果：爐體和感應線圈配合能夠將金屬原材料加熱形成金屬液，由打印頭中直接流出到基板上，通過三維運動平臺控制基板三維移動，通過金屬液冷卻結構對金屬液進行冷卻，各部件配合能夠堆鑄形成所需的零部件，本發明的金屬堆鑄成型裝置省去了將金屬原材料先加工成絲材或粉末再進行三維成型的步驟，工藝簡單且成本較低。

優選地，所述爐體包括頂部的蓋板，蓋板上安裝有電機，電機的輸出軸上安裝有螺旋輸送件，所述螺紋輸送件的下端延伸至所述出液口中或所述金屬液流道中，并與出液口或金屬液流道的內壁相互配合，通過控制螺旋輸送件的轉速能夠控制金屬液的流出速度。通過螺旋輸送件的轉動速度能夠控制金屬液的流出速度，方便進行控制。

優選地，金屬堆鑄成型裝置包括循環水系統，循環水系統包括設于打印頭中所述流道周圍的冷卻水流道，以及驅動冷卻水在冷卻水流道中流動的水泵，循環水系統用于對打印頭內的金屬液進行初步冷卻以使其達到半凝固狀態。通過對打印頭內的金屬液進行初步冷卻，降低由打印頭中流出的金屬液的溫度，保證金屬液冷卻結構的冷卻效果，增加初步冷卻后，也降低了對金屬液冷卻結構的冷卻要求。

優選地，所述金屬液冷卻結構包括液氮罐，還包括與液氮罐通過輸送管相連以向金屬液噴射液氮的噴嘴。金屬液的溫度較高，采用液氮進行冷卻能夠實現快速冷卻。

優選地，所述噴嘴上設有用于對金屬液進行測溫的第一測溫儀，還設有用于對基板上金屬液的位置進行檢測的位置傳感器；

金屬液冷卻結構還包括用于控制所述輸送管通斷的閥門，所述金屬液冷卻結構還包括第一控制器，第一控制器與所述閥門及第一測溫儀、位置傳感器相連。