專利名稱：多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及特種加工機床和增材制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備。
背景技術(shù)：
金屬噴射成形技術(shù)是一種快速凝固成形材料制備技術(shù)，該方法是把液態(tài)金屬的霧化(快速凝固)以及霧化熔滴的沉積(熔滴動態(tài)致密固化)自然地結(jié)合起來，用最少的工序，直接從液態(tài)金屬制取高性能材料或近成形零件。采用金屬噴射沉積技術(shù)及設(shè)備既克服了傳統(tǒng)鑄造過程中存在的砂眼、粘砂、氣孔、縮孔等缺點，又擯棄了粉末冶金工序繁多，氧化嚴重等不足。同時又兼有粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點，是一種極具競爭力的快速凝固工藝。由于快速凝固的組織優(yōu)勢，各種噴射沉積材料的組織性能，如耐蝕、耐磨、磁性、強度、韌性等性能指標較常規(guī)鑄鍛工藝生產(chǎn)的材料有大幅度提高，可與粉末冶金材料的組織性能相當。對于金屬噴射成形技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)而言，需要保證足夠的加工效率，滿足不同的金屬零件工藝性能，但是目前的金屬噴射成形技術(shù)及設(shè)備，一般都是采用單一噴頭或兩個噴頭噴射同種金屬或同 種合金，生產(chǎn)速率低，且生產(chǎn)的坯件材料單一，無法滿足多金屬零部件快速制造的需求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多金屬零部件快速、精密制造的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備。實用新型提供了一種多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備，包括沉積室，設(shè)置在沉積室上方的加熱裝置，與加熱裝置相連的噴頭，位于沉積室內(nèi)部的底座，與底座滑動連接的工作臺，安裝在工作臺上的沉積基底，連接并控制所述噴頭、工作臺的專用集成控制系統(tǒng)，加熱裝置可以為一個，也可以是多個，加熱裝置內(nèi)可以加熱熔化一種金屬材料，也可以同時加熱熔化多種金屬材料，工作臺可沿X軸和Y軸方向往復移動，專用集成控制系統(tǒng)可控制多個噴頭同時噴射沉積，也可以是單個噴頭沉積。進一步地，工作臺可沿Z軸方向進行往復移動。進一步地，加熱裝置和噴頭可在驅(qū)動系統(tǒng)帶動下同時沿Z軸方向進行往復移動。進一步地，噴頭直徑可以相同也可以不同。進一步地，每個噴頭可以單獨控制噴射速率。進一步地，加熱裝置包括熔煉爐、電爐、坩堝爐、感應加熱裝置、等離子加熱裝置。采用本實用新型的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備，包括多個加熱裝置和噴頭，可控制多個噴頭同時噴射多種金屬沉積成形，獲得高致密度的多金屬零件，噴射沉積效率高，實現(xiàn)多金屬零件的精密、快速制造，成形零件不僅整體硬度和韌性高，而且可根據(jù)需要獲得較好的局部使用性能。
構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。在附圖中:圖1是根據(jù)本實用新型的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本實用新型。根據(jù)本實用新型的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備，包括沉積室5，設(shè)置在沉積室5上方的加熱裝置1，與加熱裝置I相連的多個噴頭8，位于沉積室5內(nèi)部的底座6，與底座6滑動連接的工作臺4，安裝在工作臺4上的沉積基底7，連接并控制噴頭8、工作臺4的專用集成控制系統(tǒng)10，加熱裝置I為一個或多個，加熱裝置用于加熱熔化一種金屬材料或同時加熱熔化多種金屬材料，工作臺4可沿X軸和Y軸方向往復移動，專用集成控制系統(tǒng)10控制所述多個噴頭中的多個同時噴射沉積或者控制所述多個噴頭中的單個噴頭單獨噴射沉積。如圖1所示，工作臺4可沿Z軸方向進行往復移動，加熱裝置I和噴頭8可在驅(qū)動系統(tǒng)帶動下同時沿Z軸方向進行往復移動。在本實施例中，噴頭8直徑可以相同也可以不同，加熱裝置I可以是熔煉爐、電爐、坩堝爐、感應加熱裝置、等離子加熱裝置等，配有各種原輔材料加料系統(tǒng)，可以是多個加熱裝置I分別執(zhí)行材料加熱熔化，也可以是一個加熱裝置I分別執(zhí)行多種材料加熱熔化，為本實用新型的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備噴射沉積成形準備多種金屬熔融材料。專用集成控制系統(tǒng) 10運行多金屬液態(tài)噴射沉積工藝相配套的專用控制軟件，結(jié)合多金屬件輪廓和內(nèi)部材料組織性能要求，對工作臺4、加熱裝置1、噴頭8進行數(shù)字化控制。優(yōu)選地，金屬材料在加熱熔化過程可以是在大氣環(huán)境下、真空環(huán)境下也可以是在保護氣體環(huán)境下。優(yōu)選地，噴射沉積過程可以是在真空環(huán)境下也可以是在保護氣體環(huán)境下。 優(yōu)選地，通過控制工作臺在X軸和Y軸方向的運動速度，可使噴射沉積過程具有不同的掃描速度，采用不同的噴頭8、不同的噴射速率和不同的掃描速度進行多金屬零件不同區(qū)域的填充，可生產(chǎn)出局部具有特殊使用性能的多金屬零件。利用本實用新型制造一個底部材料為A金屬、L形拐角區(qū)域為C金屬、其他部分為B金屬的零件，加工過程描述如下:利用計算機建立成形零件的三維CAD實體模型；將該三維實體模型在Z向分層，即將三維實體模型分成可加工單層厚度的層狀模型；利用計算機對成形零件噴射沉積工藝進行分析，生成各層的噴射掃描路徑。加熱裝置I中分別放入A、B、C三種金屬為原材料，沉積基底7固定在工作臺上，接通電源，專業(yè)集成控制系統(tǒng)10按照設(shè)置好的參數(shù)對設(shè)備各部分進行控制:真空泵9運行將加熱裝置I內(nèi)抽成所需真空環(huán)境，加熱裝置I加熱熔煉出所需的A金屬液、B金屬液和C金屬液，真空泵11運行，沉積室5內(nèi)抽出所需真空環(huán)境；專業(yè)集成控制系統(tǒng)10控制工作臺4在XY平面內(nèi)按照設(shè)定的掃描路徑運動，選擇a噴頭和適合的噴射速率噴射A金屬液，一層噴射完畢之后，工作臺下降一個層厚，逐層噴射；多金屬零件3底部噴射沉積成形后，選擇b噴頭和適合的噴射速率噴射B金屬液，一層噴射完畢之后，工作臺下降一個層厚，逐層噴射；待B金屬材料沉積一定的厚度時，某一噴射層同時出現(xiàn)B、C兩種金屬材料，按照該噴射層掃描路徑和材料區(qū)域信息，交替選擇b噴頭和適合的噴射速率噴射B金屬液、c噴頭和適合的噴射速率噴射C金屬液，一層噴射完畢之后，工作臺下降一個層厚，逐層噴射，最終完成整體硬度和韌性高，且局部性能好的多金屬零件3的快速、精密制造。從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果:采用本實用新型的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備可控制多個噴頭同時噴射多種金屬沉積成形，獲得高致密度的多金屬零件，噴射沉積效率高，實現(xiàn)多金屬零件的精密、快速制造，成形零件不僅整體硬度和韌性高，而且可根據(jù)需要獲得較好的局部使用性倉泛。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何 修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備，包括沉積室(5)，設(shè)置在所述沉積室(5)上方的加熱裝置(1)，與所述加熱裝置(I)相連的多個噴頭(8)，位于所述沉積室內(nèi)部的底座(6),與所述底座(6)滑動連接的工作臺(4)，安裝在所述工作臺上的沉積基底(7)，連接并控制所述噴頭(8)和工作臺(4)的專用集成控制系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述加熱裝置(I)為一個或多個，所述加熱裝置(I)用于加熱熔化一種金屬材料或同時加熱熔化多種金屬材料，所述工作臺(4)可沿X軸和Y軸方向往復移動，所述專用集成控制系統(tǒng)(10)控制所述多個噴頭中的多個同時噴射沉積或者控制所述多個噴頭中的單個噴頭單獨噴射沉積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備，其特征在于，所述工作臺(4)可沿Z軸方向進行往復移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置(I)和噴頭(8)可在驅(qū)動系統(tǒng)帶動下同時沿Z軸方向進行往復移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備，其特征在于，所述多個噴頭(8)的直徑相同或不相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備，其特征在于，所述多個噴頭(8)均可以單獨控制噴射速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置包括熔煉爐、電爐 、坩堝爐、感應加熱裝置和等離子加熱裝置中的一個或多個。
專利摘要本實用新型提供了一種多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備。根據(jù)本實用新型的多金屬液態(tài)噴射沉積增材制造設(shè)備，包括沉積室，設(shè)置在沉積室上方的加熱裝置，與加熱裝置相連的噴頭，位于沉積室內(nèi)部的底座，與底座滑動連接的工作臺，連接并控制所述噴頭、工作臺的專用集成控制系統(tǒng)。本實用新型的加熱裝置可以為一個，也可以是多個，加熱裝置內(nèi)可以加熱熔化一種金屬材料，也可以加熱熔化多種金屬材料，工作臺可沿X軸和Y軸方向往復移動，專用集成控制系統(tǒng)可控制多個噴頭同時噴射，也可以是單個噴頭噴射沉積，獲得高致密度的多金屬零件，噴射沉積效率高，實現(xiàn)多金屬零件的精密、快速制造，成形零件不僅整體硬度和韌性高，而且可根據(jù)需要獲得較好的局部使用性能。
文檔編號B22F3/115GK203109235SQ201220727278
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者單忠德, 劉豐, 李柳 申請人:機械科學研究總院先進制造技術(shù)研究中心