[发明专利]功能梯度材料成型装置

说明书

技术领域

本发明属于三维零件增量制造技术领域，涉及一种成型装置，尤其涉及一种功能梯度材料成型装置。

背景技术

功能梯度材料(Functionally Gradient Materials，FGM)是一种集合各种组分(如金属、陶瓷、纤维、聚合物等)、结构、物性参数和物理、化学、生物等单一或复合性能都呈连续变化，以适应不同环境以及极端情况(如超高温、大温差等)，实现某一特殊功能的一类新型复合材料。伴随着功能梯度材料应用领域的日益扩展，其材料的制造技术也在不断发展。常规情况下，功能梯度材料的制备方法主要有气相沉积法(PVD、CVD)、热喷涂法(等离子、爆炸喷涂、电弧、火焰等)、自蔓延高温合成法(SHS)、粉末冶金法(PM)、渗透法等。这些方法的共同特点是在高温下制造梯度材料，成本高，工艺过程复杂。采用有机的或者水基的粘结剂铸造模具来形成产品，铸造后，去除粘结剂并烧结得到致密陶瓷零件，但这种采用模具的方法，其模具设计和加工时间和成本也会随着零件的几何复杂性的增加而增加，此外，基于模具的方法不能制造内部的通道和空腔3D零件，并且，现有的三维零件制造技术不能控制整个横截面多种材料的梯度变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种功能梯度材料的成型装置，解决现有技术存在的成本高、工艺复杂的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种功能梯度材料成型装置，包括储料器和混料器且通过导管连接，混料器的下端设有喷嘴，储料器的上端通过活塞杆与力传感器连接，力传感器与传动丝杠接触连接，传动丝杠通过电机驱动；储料器、活塞杆、力传感器、传动丝杠和电机构成挤压装置，多个挤压装置共用一个混料器。

本发明还具有如下特点：

优选三个挤压装置共用一个混料器。

传动丝杠外设有套筒，套筒，经安装座，固结在安装板，上。

力传感器与活塞杆通过法兰连接。

电机与传动丝杠通过联轴器连接。

电机固定在箱体上，箱体固定在安装板上，安装板固定在机床上。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明设有多个挤压头装置（取决于三维零件的表明梯度材料）和相应的挤出成型结构，利用三轴加工中心的工作台的联动，以及现有的数控系统，可实现不同零件的结构成型。

2、本发明采用多头结构的挤压装置，能实现从高温陶瓷逐渐过渡到难熔金属功能梯度复合材料的三维零件快速沉积成型，超高温陶瓷到难熔金属梯度材料可应用于超音速飞机、导弹弹头和宇宙飞船的推进器喷嘴；本发明也可以实现从Ti合金到CoCrMo的合金的复合结构，而Ti合金和CoCrMo合金的复合结构可以应用于人体关节的最佳替代品，从Si₃N₄过渡到W的功能梯度材料，Si₃N₄过渡到W的功能梯度零件可用于生物领域。

3、本发明能提高功能材料的制造效率，大大降低制造成本，解决了现有的功能材料制造过程中成本高，工艺过程复杂，加工周期长等问题。

附图说明

图1为本发明功能梯度材料成型装置结构示意图。

图中，1.电机、2.箱体、3.联轴器、4.传动丝杠、5.套筒、6.安装座、7.力传感器、8.法兰、9.活塞杆、10.工作台、11.喷嘴、12.混料器、13.第一固定座、14.导管、15.储料器、16.第二固定座、17.安装板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供的功能梯度材料成型装置，包括储料器15和混料器12且通过导管14连接，混料器12的下端设有喷嘴11，储料器15的上端通过活塞杆9与力传感器7连接，力传感器7与传动丝杠4接触连接，传动丝杠4通过电机1驱动。

传动丝杠4外设有套筒5。

力传感器7与活塞杆9通过法兰8连接。

电机1与传动丝杠4通过联轴器3连接。

电机1固定在箱体2上，箱体2固定在安装板17上，安装板17固定在机床上。

储料器15通过第二固定座16固定在安装板17上。

混料器12通过第一固定座13固定在安装板17上。

储料器15、活塞杆9、力传感器7、传动丝杠4和电机1构成挤压装置，多个挤压装置共用一个混料器12。

优选三个挤压装置共用一个混料器12。