[发明专利]金属增量制造的送丝熔丝系统及其应用方法

说明书

金属增量制造的送丝熔丝系统及其应用方法，本发明属于先进制造和先进材料工艺领域，它为了解决现有金属增量制造装置成本高、耗能大的问题。该金属增量制造的送丝熔丝系统包括加热室罩、密封室罩和感应线圈，通过密封室罩围成加热密封室，在密封室罩的罩外设置有加热室罩，加热室罩和密封室罩之间形成保护气缓冲室，在密封室罩的外罩壁上缠绕有感应线圈，在密封室罩和加热室罩上设置有气阀。熔丝方法：金属丝通过密封室罩的罩顶进丝口进入加热密封室，感应线圈加热熔化金属丝形成熔滴，保护气进入加热密封室中保护金属熔滴同时进行气冷。本发明中的金属丝依靠感应线圈涡流产生的电阻热熔化，熔丝效率高，与激光等增材制造方法相比能够降低成本。

技术领域

本发明属于先进制造和先进材料工艺领域，具体涉及一种高频感应加热的金属增量制造熔丝送丝系统及其应用方法。

背景技术

增量制造是基于材料累加原理快速成型操作的一项高新制造技术，而其中金属的增量制造技术又是位于增量制造金字塔顶尖的一项全球性难点，被认为是门槛最高、增长最快且最具前途的技术，从飞机发动机部件到医疗植入、汽车部件、航空卫星组件等的制造，无不将它推到了最前沿的位置。然而，现有的高能束金属零件自由增量制造技术存在成形效率不高、成本高、成形精度及性能可靠性不足的瓶颈问题。要克服上述技术瓶颈，需要研究寻找既能保持增量制造技术优势，又能吸收传统技术优点的复合制造新技术，为增量制造向军用高精尖和日常民用两个方向同时应用开辟新路径。

金属增量制造技术激光束技术方法较为成熟，应用材料范围广。它可进行微细和精密加工，便于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小。但是激光束方案价格昂贵，单件设备高昂，一般激光束金属增量装置的价格都在100万以上，难以民用普及。

金属增量制造技术电子束技术方法可加工材料的范围广，整个加工过程便于实现自动化，加工效率很高。但是加工在真空中进行，一方面污染少、加工表面不易被氧化，另一方面整套的专用设备和真空系统，价格昂贵，在实际生产中受限制程度大。

金属增量制造技术等离子束技术方法目前特种加工中最精密、最微细的加工。离子束加工在高真空中进行，污染少，加工应力和变形极小。成本相对较高，方案成熟度尚需市场认可。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有金属增量制造装置成本高、耗能大的问题，而提出一种采用感应线圈加热的采用智能送气送丝熔丝系统及其应用方法。

本发明金属增量制造的送丝熔丝系统包括加热室罩、密封室罩和感应线圈，通过密封室罩围成加热密封室，加热密封室的下部呈倒锥漏斗形，在密封室罩的下部倒锥漏斗形外罩壁上缠绕有感应线圈，在密封室罩的罩外设置有加热室罩，加热室罩和密封室罩之间形成保护气缓冲室，在密封室罩的顶部设置有内室气阀，在加热室罩的顶部设置有外室气阀，在密封室罩的罩顶和罩底上分别开有进丝口和熔滴出口。

应用本发明金属增量制造的送丝熔丝系统进行熔丝的方法按以下步骤实现：

一、通过密封室罩围成加热密封室，加热密封室的下部呈倒锥漏斗形，在密封室罩的罩外设置有加热室罩，加热室罩和密封室罩之间形成保护气缓冲室，在密封室罩的下部倒锥漏斗形外罩壁上缠绕有感应线圈，将感应线圈与三相电源相连接；

二、在加热室罩的顶部设置有外室气阀，将外室气阀与送气系统相连接，启动送气系统，采用惰性气体作为保护气；

三、启动由电机驱动的送丝系统，使金属丝通过位于密封室罩的罩顶进丝口进入加热密封室中，感应线圈加热熔化金属丝形成金属熔滴，保护气通过密封室罩顶部的内室气阀进入加热密封室中保护金属熔滴同时进行气冷，金属熔滴汇集在位于密封室罩内底部的熔滴出口处，在重力及气压的作用下使熔融金属从熔滴出口流出进行金属增量制造。

本发明所述的金属增量制造的送丝熔丝系统及其应用方法包括以下有益效果：