[实用新型]一种直流式MIG电弧3D打印冷却装置

说明书

本实用新型公开了一种直流式MIG电弧3D打印冷却装置，包括具有第一冷却腔、第二冷却腔及第三冷却腔的冷却壳体，所述第一冷却腔和第三冷却腔对称分布在所述第二冷却腔的两侧；所述第二冷却腔为水冷结构，所述水冷结构包括进水口、出水口以及连接在进水口与出水口之间的冷却水管；所述第一冷却腔和第三冷却腔为气冷结构，所述气冷结构包括进气口、气体通道及出气孔，所述进气口连接在所述气体通道入口，所述出气孔为沿所述气体通道的气体流动方向间隔设置的多个，所述出气孔的出口位于所述冷却壳体的表面。水冷结构内部采用蛇形往复式设计，提高了水流空间利用率；气冷结构内部采用多个小孔式设计，气流均匀输出至打印基板与打印件表面。

技术领域

本实用新型涉及一种直流式MIG电弧3D打印冷却装置，属于电弧3D打印领域，但也可应用于焊接，熔覆等行业。

背景技术

增材制造技术是根据CAD/CAM设计，采用逐层累计的方法制造实体零件的技术。20世纪80年代开始，增材制造技术开始起步，曾被称为“材料累加制造”、“快速原型”、“分层制造”、“实体自由制造”和“3D打印技术”等。各种名称分别从不同角度表达了该制造技术的特点。随着航空航天、国防军工等重要技术领域对昂贵金属零件的性能、精度、成本和周期的要求越来越高，增材制造技术因为其在直接成形金属零件方面的优势，已经成为国内外研究的热点。

电弧增材制造（WAAM）是以电弧作为热源，焊丝作为增材材料，快速成型出致密度高、力学性能好的金属复杂几何构件，缩短产品的生产周期，极大提高材料的利用率及生产效率，提高制造技术的核心竞争力。

MIG电弧增材制造：熔化极气体保护焊是采用连续等速送进可熔化的焊丝与被焊工件之间的电弧作为焊接热源来熔化焊丝和母材，形成熔池和焊缝的焊接方法。其优点在于：具有广泛的适应性；采用焊丝作为电极，可选择较大电流，生产效率高。其缺点在于：打印过程中持续热输入较大，易产生变形，表面粗糙度不均匀，熔滴过度不均匀。

传统直流MIG电弧3D打印过程中采用铜板覆于打印基板表面，且更换铜板过于频繁，且冷却效果不佳。而打印件侧壁则不采用冷却作用，使打印表面由于持续大量热输入而导致表面粗糙过大，甚至塌陷而无法成型。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是针对普遍直流MIG电弧3D打印快速成型方法的不足，提供一种直流式MIG电弧3D打印冷却装置，避免了持续打印过程中热输入过大所导致的打印塌陷、变形与表面粗糙度过大的问题，提高了打印效率与打印件表面平滑度，明显降低了打印基板与打印件表面温度。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种直流式MIG电弧3D打印冷却装置，其特征在于：包括具有第一冷却腔、第二冷却腔及第三冷却腔的冷却壳体，所述第一冷却腔和第三冷却腔对称分布在所述第二冷却腔的两侧；所述第二冷却腔为水冷结构，所述水冷结构包括进水口、出水口以及连接在进水口与出水口之间的冷却水管；所述第一冷却腔和第三冷却腔为气冷结构，所述气冷结构包括进气口、气体通道及出气孔，所述进气口连接在所述气体通道入口，所述出气孔为沿所述气体通道的气体流动方向间隔设置的多个，所述出气孔的出口位于所述冷却壳体的表面。

所述气冷结构的进气口为两个，每个进气口连接一个所述气体通道。

所述冷却水管采用蛇形往复式设计。

设置在所述气体通道上的出气孔数量为15个，出气孔的直径为2mm，出气孔距离距冷却壳体的下表面6mm。

在所述冷却水管的端部设置有不锈钢螺纹式转接头。

本实用新型水冷装置所包括水冷流道、气冷通道及螺纹式转接头。中心区域采用水冷结构，内部采用蛇形往复式设计，水流空间利用率高，冷却效果明显。水冷结构与基板或打印件侧壁的接触面积为84.8cm²，水冷结构两端设有转接头，可与多个冷却模块实现串联，其结构中入水口与进水口分别对应水冷系统相连。