一種金屬筒體電熔增材制造系統技術方案

本發明專利技術公開了一種金屬筒體電熔增材制造系統，包括圓筒形的基體、電熔頭組件、冷卻裝置以及平移驅動裝置，所述冷卻裝置包括設于基體內部的集成部、沿集成部長度方向依次設置的若干個噴嘴、設于集成部一端的進水部以及設于集成部另一端的進氣部；所述集成部內設有通氣總管、連接通氣總管與噴嘴的通氣支管、以及與噴嘴一一對應連接的若干獨立通水道，所述進水部包括入水總管、用于控制入水總管開關的截止閥、用于將入水總管的水分配至獨立通水道的分配器、以及設于獨立通水道上的水量調節閥，所述進氣部包括與通氣總管連通的進氣管和設于進氣管上的氣量調節閥。本發明專利技術的金屬筒體電熔增材制造系統可以快速精準冷卻。

System for manufacturing metal barrel electric melting and increasing material

The invention discloses a metal cylinder fused additive manufacturing system, which comprises a cylindrical body, fused head assembly, a cooling device and a shift driving device, the cooling device comprises a matrix of internal integration, integrated along the length direction of a plurality of nozzles are arranged at the end part, integration a water inlet part and the other end of the air inlet integration; the integration is arranged in the ventilation duct, ventilation duct connected with the nozzle, and the nozzle and the ventilation pipe corresponding to several independent channels connected, the water inlet part comprises a water inlet duct, used to control into the valve, water mains switch for distributor water distribution to independent channels will enter the water duct and a water channel independent on the water valve, the air inlet part is communicated with the ventilation duct comprises an air inlet pipe and is arranged into Gas flow regulating valve on trachea. The metal barrel electric melting material manufacturing system of the invention can be rapidly and accurately cooled.

【技術實現步驟摘要】
一種金屬筒體電熔增材制造系統
本專利技術涉及增材制造設備領域，尤其涉及一種金屬筒體電熔增材制造系統。
技術介紹
目前，核電、火電、石化、冶金、船舶等現代重型工業裝備正日益向大型化、復雜化、高性能參數和極端條件下高可靠性、長壽命服役方向快速發展，所需低合金高強度鋼、耐熱合金等關鍵金屬筒體構件尺寸也越來越大、質量要求越來越高。現在主要是采用數百噸級大型鋼錠冶煉、鑄造和萬噸水壓機等重型鍛造工業裝備鍛壓成形方式來制造金屬筒體，并輔以最終機加工，該方法基本能夠滿足技術質量要求，但此制造工序繁多、生產周期長、材料利用率低，必然會導致構件成本高昂，另一方面，此制造工藝復雜、化學與力學性能控制難度大，也造成質量穩定性差、廢品率高、價格居高不下等問題，嚴重影響著項目建設進度,制約著我國重型裝備制造業的發展。為解決上述問題，國家與企業均寄望重型裝備制造業取得重大突破，近年來，熔融沉積快速成形（即電熔增材制造技術）正成為一個重要的發展方向。其中，金屬筒體電熔增材制造的電熔成形方法是采用電弧熱、電阻熱、電渣熱復合而成的高能熱源，通過電熔頭熔化連續輸送的金屬原料絲材，在基材上逐層凝固堆積成形制造金屬筒體構件，由于電熔增材制造技術具有制造柔性化程度高、成形周期短、材料化學與力學性能優良等優點，已被應用于金屬筒體構件的成形，為了攻克金屬筒體構件大尺寸和復雜形狀成形過程中出現的裂紋和氣孔、化學偏析，以及全截面性能要求等難題，需要在金屬原料絲材經由輸送機構和電熔頭送至基材表面熔化之前，根據工藝要求，工件工作表面溫度根據不同的材料及工作速度，應控制在100-600℃范圍內穩定可調。可見金屬筒體電熔增材工藝目前面臨的一個關鍵工序是如何確保能夠穩定控制工作時的溫度，并滿足越來越高的力學和化學性能的要求。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于，提供一種金屬筒體電熔增材制造系統，通過水和氣實現增材制造的冷卻，提高加工工件的化學與力學性能。為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種金屬筒體電熔增材制造系統，包括水平設置并可繞自身中心軸旋轉的圓筒形的基體、設于基體上方并用于電熔增材的電熔頭組件、以及用于降溫的冷卻裝置，還包括平移驅動裝置，所述冷卻裝置包括設于基體內部的集成部、沿集成部長度方向依次設置的若干個噴嘴、設于集成部一端的進水部以及設于集成部另一端的進氣部；所述集成部內設有通氣總管、連接通氣總管與噴嘴的通氣支管、以及與噴嘴一一對應連接的若干獨立通水道，所述進水部包括入水總管、用于控制入水總管開關的截止閥、用于將入水總管的水分配至獨立通水道的分配器、以及設于獨立通水道上的水量調節閥，所述進氣部包括與通氣總管連通的進氣管和設于進氣管上的氣量調節閥；所述電熔頭組件與冷卻裝置固定連接，所述冷卻裝置的噴嘴的開口朝上設置，所述電熔頭組件的電熔頭朝下并可升降設置，所述平移驅動裝置驅動電熔頭組件以及冷卻裝置同步水平往復移動。作為上述方案的改進，還包括用于檢測基體不同部位溫度的多個溫度傳感器，當溫度傳感器檢測出的溫度值大于設定值時，所述冷卻裝置工作。作為上述方案的改進，還包括加熱裝置，所述加熱裝置位于基體的下方。作為上述方案的改進，所述噴嘴的個數等于電熔頭的個數。作為上述方案的改進，所述噴嘴與電熔頭處于基體的豎向的徑向面。作為上述方案的改進，所述獨立通水道的直徑范圍為5-20mm。作為上述方案的改進，所述集成部包括鋁型材，所述鋁型材的中心設有用作通氣總管的中空氣腔，所述鋁型材設有若干個用作獨立通水道的水腔，所述鋁型材的表面設有用于安裝水管的卡位凹槽，所述水管用作獨立通水道。作為上述方案的改進，所述鋁型材為80*40或者80*80的標準鋁型材。作為上述方案的改進，還包括用于支撐基體的支撐滾輪，所述基體旋轉設于支撐滾輪上并通過旋轉驅動裝置驅動旋轉。實施本專利技術的實施例，具有如下有益效果：1、本專利技術通過水和氣作為電熔增材制造的冷卻介質，其中水路通過獨立的通水管以及與獨立通水管一一對應的水量調節閥調節通向噴嘴的水量，氣路通過氣量調節閥調節通向噴嘴的氣量，通向噴嘴的水氣通過精確控制，從而實現電熔增材制造溫度的精確控制，以使金屬筒體電熔增材制造出的工件的物力性能和化學性能得到較好的控制；2、本專利技術的噴嘴是設于基體內部的，在進行冷卻降溫的過程中，噴嘴噴出的霧化水氣是直接噴向基體的內側壁，霧化水氣通過與基體內壁進行熱交換帶走大量的熱能，并且采用本專利技術的冷卻方式不會對基體外表面的電熔增材加工質量產生影響，此時，當加工工件為大尺寸和復雜形狀的金屬筒體構件時，也不會出現裂紋、氣孔以及化學偏析等不良影響，加工出的工件的力學性能和化學性能良好；3、采用本專利技術的電熔增材制造系統時，基體不會移動，只是做回旋運動，電熔頭組件在進行某層增材時，只是進行直線往復移動，這樣可以保證增材的均勻性，以使加工工件的力學性能和化學性能良好，另外，本專利技術的冷卻裝置是通過平移驅動裝置驅動隨著電熔頭組件的移動一同移動的，這樣噴嘴冷卻的部位時刻都是電熔頭加工的部位，由于電熔增材制造是完全靠堆疊形成工件的，此時，噴嘴和電熔頭同時移動顯得尤為重要，可以有效提高冷卻的精度，且由于基體的等速旋轉運動，加上噴嘴是直接對基體內側壁進行噴射的，所以噴射范圍為基體的整個內側壁，其冷卻的范圍較大、冷卻較為均勻；4、本專利技術的冷卻裝置不需要任何化學液體作為冷卻介質，僅用清潔便宜的自來水作為冷卻介質，其次，也不需要復雜的耗能機電裝置來進行冷卻工作，僅利用自來水自身的壓力以及噴嘴的霧化功能，水氣化后帶走大量的熱能排到空氣中，達到冷卻降溫的目的，在這個過程中沒有任何污染及能耗，所以本專利技術的系統具有節能、環保等優點。附圖說明圖1是本專利技術金屬筒體電熔增材制造系統的結構示意圖；圖2是本專利技術冷卻裝置的工作原理圖；圖3是本專利技術鋁型材的截面圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本專利技術作進一步地詳細描述。僅此聲明，本專利技術在文中出現或即將出現的上、下、左、右、前、后、內、外等方位用詞，僅以本專利技術的附圖為基準，其并不是對本專利技術的具體限定。參見附圖1至附圖3，本專利技術公開了一種金屬筒體電熔增材制造系統，包括水平設置并可繞自身中心軸旋轉的圓筒形的基體1、設于基體1上方并用于電熔增材的電熔頭組件2、以及用于降溫的冷卻裝置3。其中電熔頭組件2通過平移驅動裝置驅動往復移動。為了實現基體1旋轉，本專利技術還包括用于支撐基體1的支撐滾輪4，所述基體1旋轉設于支撐滾輪4上并通過旋轉驅動裝置5驅動旋轉。為了實現本專利技術的目的，所述冷卻裝置3包括設于基體1內部的集成部31、沿集成部31長度方向依次設置的若干個噴嘴32、設于集成部31一端的進水部33以及設于集成部31另一端的進氣部34。具體的，所述集成部31內設有通氣總管311、連接通氣總管311與噴嘴32的通氣支管312、以及與噴嘴32一一對應連接的若干獨立通水道313，所述進水部33包括入水總管331、用于控制入水總管331開關的截止閥332、用于將入水總管331的水分配至獨立通水道313的分配器333、以及設于獨立通水道313上的水量調節閥334，所述進氣部34包括與通氣總管311連通的進氣管341和設于進氣管341上的氣量調節閥342。所述獨立通水道313的直徑范圍優選為5-20mm。其本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種金屬筒體電熔增材制造系統，包括水平設置并可繞自身中心軸旋轉的圓筒形的基體、設于基體上方并用于電熔增材的電熔頭組件、以及用于降溫的冷卻裝置，其特征在于，還包括平移驅動裝置，所述冷卻裝置包括設于基體內部的集成部、沿集成部長度方向依次設置的若干個噴嘴、設于集成部一端的進水部以及設于集成部另一端的進氣部；所述集成部內設有通氣總管、連接通氣總管與噴嘴的通氣支管、以及與噴嘴一一對應連接的若干獨立通水道，所述進水部包括入水總管、用于控制入水總管開關的截止閥、用于將入水總管的水分配至獨立通水道的分配器、以及設于獨立通水道上的水量調節閥，所述進氣部包括與通氣總管連通的進氣管和設于進氣管上的氣量調節閥；所述電熔頭組件與冷卻裝置固定連接，所述冷卻裝置的噴嘴的開口朝上設置，所述電熔頭組件的電熔頭朝下并可升降設置，所述平移驅動裝置驅動電熔頭組件以及冷卻裝置同步水平往復移動。

【技術特征摘要】
1.一種金屬筒體電熔增材制造系統，包括水平設置并可繞自身中心軸旋轉的圓筒形的基體、設于基體上方并用于電熔增材的電熔頭組件、以及用于降溫的冷卻裝置，其特征在于，還包括平移驅動裝置，所述冷卻裝置包括設于基體內部的集成部、沿集成部長度方向依次設置的若干個噴嘴、設于集成部一端的進水部以及設于集成部另一端的進氣部；所述集成部內設有通氣總管、連接通氣總管與噴嘴的通氣支管、以及與噴嘴一一對應連接的若干獨立通水道，所述進水部包括入水總管、用于控制入水總管開關的截止閥、用于將入水總管的水分配至獨立通水道的分配器、以及設于獨立通水道上的水量調節閥，所述進氣部包括與通氣總管連通的進氣管和設于進氣管上的氣量調節閥；所述電熔頭組件與冷卻裝置固定連接，所述冷卻裝置的噴嘴的開口朝上設置，所述電熔頭組件的電熔頭朝下并可升降設置，所述平移驅動裝置驅動電熔頭組件以及冷卻裝置同步水平往復移動。2.根據權利要求1所述的金屬筒體電熔增材制造系統，其特征在于，還包括用于檢測基體不同部位溫度的多個溫度傳感器，當溫度傳感器檢測出的溫度值大于設定值時，所述冷卻裝置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧迪，嚴連菊，朱曉強，朱曉龍，楊曉宜，
申請(專利權)人：南方增材科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44