[发明专利]电阻式双熔层叠三维金属构件制造成形系统

说明书

技术领域

本发明涉及加工制造领域，具体是用于金属零件快速三维成形的系统。

背景技术

随着科学的进步“3d制造技术”得到了快速蓬勃的发展。现在的技术已经可以直接制造金属部件，但是所生产出的部件由于密度低组织内有空隙或杂渣无法与传统切削制造出的同样零件相媲美。其原因是制造零件所采用的原材料为粉末状，以（SLM)技术为例，金属粉末经过激光熔化后如果不能均匀的与前一层铺展而是形成大量的金属球就会使得铺粉辊在铺粉的过程中产生较大的摩擦力，不仅会损害零件的质量，严重时还会阻碍铺粉辊的运动，最终导致零件成形失败。

现在的金属构件“3d制造技术”的金属加热熔化系统十分复杂庞大且效率低下效果差，有的还有一定的危险性。现今主要有三种熔化系统分别是激光熔化系统、电子束熔化系统、等离子熔化系统。激光熔化系统优点是温度高，功率容易控制，缺点是十分复杂、体积大、容易损坏、效率低下（最高30% 左右)功率小。 电子束熔化系统优点是、功率高、效率高。缺点是工作时会产生强的X光辐射对人体有害需要非常厚重的辐射屏蔽层。等离子熔化系统的优点是系统简单对人体无害温度高，缺点是制造精度低。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种金属零件快速三维成形的系统，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

电阻式双熔层叠三维金属构件制造成形系统，是利用电能由金属物料的电阻直接将电能转化为热能熔化金属物料，并采用二次重熔的方式让金属物料以液态挤出层叠的方式制造金属构件。从而降低了成本和制造难度提高了构件质量。

电阻式双熔层叠三维金属构件制造成形系统由熔化成形系统、物料释放系统、冷却和防氧化剂输送系统、大功率电源四部分组成。熔化成形系统包括基座、冷却器、成形头、成形台。

所述所述冷却器包裹成形头内部件，有多个用于冷却气体入口位于冷却器表面靠近基座的位置，一个冷却气体喷口位于成形头前部等低于熔池外石墨电极，冷却器可以冷却成形头 喷出的惰性冷却气体可以冷却液态金属使其快速固化，喷出的气体可以包裹在工件半成品表面使其不被氧化形成氧化膜。

所述基座的作用是安置成形头和冷却器。基座连接伺服电机或步进电机由电脑控制移动到指定位置。

所述成形头包括头体、熔丝输送器、熔池、熔池内石墨电极、熔池外石墨电极。所述头体固定在基座上，成形头内通气管将防氧化保护管内的惰性冷却气体输送到冷却器中。

所述熔丝输送器位于头体内是两个由电机带动的转轮，这对转轮夹紧熔丝依靠摩擦力输送熔丝到熔池中。

所述熔池位于头体材料为高强度的耐高温陶瓷。

所述熔池内石墨电极分别位于熔池内部，电极为长时间通电状态，当金属熔丝输送到熔池时，金属熔丝接触熔池内的一对石墨电极电路形成通路，电能由金属熔丝的电阻转化为热能，熔化金属熔丝。

所述熔池外石墨电极位于成形头尖部，电极为长时间通电状态，当液态金属通过熔池流动到熔池外石墨电极并流出时液态金属接触成形台，成形台上的工件或成形台与熔池外石墨电极通过液态金属形成电流通路再一次给液态金属加热，同时如果存在工件半成品也会再一次熔化工件半成品表面，这样新的金属层会与原来的金属层更为紧密的结合在一起。

所述成形台为表面铺有一层石墨层的金属板，成形台通电，与熔池外石墨电极形成电路。

所述物料释放系统由熔丝卷，熔丝卷电机组成。

所述熔丝卷为线轴状，缠绕着金属熔丝。

所述熔丝为金属物料。

所述熔丝卷电机，为步进电机，连接熔丝卷，根据电脑所给的脉冲电信号决定放出熔丝多少。

所述冷却和防氧化剂输送系统由液态惰性气体储存蒸发罐，气泵，防氧化保护管和连接管道组成。

所述液态惰性气体储存蒸发罐为储存液态气体的罐体，表面有波纹增大表面积加快液氮的蒸发。

所述气泵通过连接管道连接防氧化保护管和冷却器。

所述防氧化保护管由管体和橡胶密封口组成，内充有惰性气体。防氧化保护管连接成形头和气泵，熔丝通过防氧化保护管进入成形头，可以防止熔丝被氧化污染。

所述大功率电源，为两台降压升流变压器。一台为一对熔池内石墨电极供电，一台为熔池外石墨电极和成形台供电。