一种半固态金属浆料的增材成型设备

本发明涉及增材成型技术领域，具体为一种半固态金属浆料的增材成型设备。

背景技术：

半固态金属熔体，是金属在凝固过程中，对金属熔体采用搅拌、振动、对流、急冷、低温剪切浇注、湍流效应、加入晶粒细化剂等办法改变金属的热状态和固相的形核及长大过程，得到的一种液态金属母液中均匀地悬浮着一定球状初生固相的混合金属熔体。半固态熔体的制备主要在固态与液态两相之间进行，在生产中，具有较宽的固－液温度区间的金属有利于其半固态金属熔体的制备，如低熔点合金如：铝合金、铜合金、锌合金、镁合金及锡合金等，合金在两相间的成形兼具了凝固成形和塑性变形的组织优点，半固态金属制品的力学性能明显的得到了提升。金属半固态加工是利用金属从固态向液态、或从液态向固态转变过程中的半固态温度区间实现金属的成形加工技术。半固态金属加工与常规的金属加工成形工艺相比，有许多的优点，而且应用范围广泛，凡具有固液两相区的合金均可以实现半固态加工。金属增材制造通常以金属粉末或丝材为原料，金属增材制造离不开粉末或丝材的制备，并且粉末或丝材的性能直接或间接地影响最终产品的性能。针对上述金属增材制造技术的特点，结合国家的低能耗、绿色环保要求，研究认为开发新的短流程、可实现一体化、连续化的金属液体直接增材制造技术是未来发展的方向。但是传统的低熔点合金铸造成形时容易产生气孔，以及锻造成型形状简单、成型压力大等的缺点，同时能耗消耗较多。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种半固态金属浆料的增材成型设备，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种半固态金属浆料的增材成型设备，包括底座，所述底座的顶部固定连接有工作台，所述工作台的顶部设置有升降台，所述升降台的顶部设置有基板，所述底座的顶部且位于工作台的一侧固定连接有立板，所述立板的一侧且位于基板的上方固定连接有电阻加热炉，所述电阻加热炉的顶部设置有盖板，所述电阻加热炉内部设置有石墨引流套筒，所述石墨引流套筒的底部且位于电阻加热炉的下方设置有第二连接头，所述第二连接头的底端设置有第一气控单向阀，所述立板的一侧且位于电阻加热炉的下方设置有四轴运动平台，所述四轴运动平台的一侧设置有四轴运动平台卡扣，所述四轴运动平台卡扣的顶部设置有软管，所述软管底部设置有第一连接头，所述第一连接头的底部设置有四轴运动平台卡扣，所述四轴运动平台卡扣的下方设置有柱塞件，所述柱塞件的底部设置有喷嘴，所述柱塞件的外侧设置有加热电阻套，所述柱塞件的外侧且位于加热电阻套的上方设置有柱塞推滚，所述喷嘴内部开设有内凸口，所述喷嘴内部镶嵌有第二温度传感器，所述底座的顶部远离立板的一侧固定连接有固定板，所述固定板的一侧固定连接有氩气瓶，所述氩气瓶的一端固定连接有固定管，所述固定管的一端固定连接有输气管，所述输气管的一端固定连接有连接管，所述连接管的一端延伸至电阻加热炉内部。

可选的，所述输气管的底部设置有第二气控单向阀，所述固定管的一侧设置有气压开关，所述输气管的顶部均设置有气压表。

可选的，所述升降台的内部设置有电阻加热板，所述升降台的两侧设置有冷却模块。

可选的，所述盖板的顶部设置有热电偶，所述热电偶的底端穿过盖板并延伸至电阻加热炉内部。

可选的，所述盖板的底部设置有第一温度传感器，所述盖板的顶部设置有出气管，所述出气管的底端穿过盖板并延伸至电阻加热炉内部。

可选的，所述喷嘴的底部设置有位移传感器。

本发明提供了一种半固态金属浆料的增材成型设备，具备以下有益效果：

该半固态金属浆料的增材成型设备，通过设置有基板、喷嘴与电阻加热炉，使得本增材成型设备能耗消耗降低，同时缩短了工艺流程，在氩气保护下零件无氧化、无气孔，同时增材成形时，零件在一定的压力下成形，从而极大地改善了零件的组织，从而克服了传统的低熔点合金铸造成形时易产生气孔的缺陷，以及锻造成型形状简单、成型压力大等的缺点，同时加工时自适应分层的增材制造技术降低了零件的台阶效应提高了表面质量，无惧零件的复杂程度，无需将金属制备成丝材或粉末，降低成形件的成本。

附图说明

图1为本发明内部结构示意图；

图2为本发明电阻加热炉内部结构示意图；

图3为本发明喷嘴结构示意图。

图中：1、底座；2、工作台；3、立板；4、升降台；5、固定板；6、电阻加热炉；7、盖板；16、连接管；17、热电偶；18、出气管；19、第一温度传感器；20、石墨引流套筒；21、第一气控单向阀；22、软管；23、四轴运动平台卡扣；24、喷嘴；25、第一连接头；26、柱塞推滚；28、内凸口；29、加热电阻套；30、第二温度传感器；31、氩气瓶；32、第二气控单向阀；33、气压开关；34、固定管；38、输气管；39、气压表；40、电阻加热板；41、基板；42、第二连接头；43、四轴运动平台；44、柱塞件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种半固态金属浆料的增材成型设备，包括底座1，底座1的顶部固定连接有工作台2，工作台2的顶部设置有升降台4，升降台4的顶部设置有基板41，底座1的顶部且位于工作台2的一侧固定连接有立板3，立板3的一侧且位于基板41的上方固定连接有电阻加热炉6，电阻加热炉6的顶部设置有盖板7，电阻加热炉6内部设置有石墨引流套筒20，石墨引流套筒20的底部且位于电阻加热炉6的下方设置有第二连接头42，第二连接头42的底端设置有第一气控单向阀21，立板3的一侧且位于电阻加热炉6的下方设置有四轴运动平台43，四轴运动平台43的一侧设置有四轴运动平台卡扣23，四轴运动平台卡扣23的顶部设置有软管22，软管22底部设置有第一连接头25，第一连接头25的底部设置有四轴运动平台卡扣23，四轴运动平台卡扣23的下方设置有柱塞件44，柱塞件44的底部设置有喷嘴24，柱塞件44的外侧设置有加热电阻套29，柱塞件44的外侧且位于加热电阻套29的上方设置有柱塞推滚26，喷嘴24内部开设有内凸口28，喷嘴24内部镶嵌有第二温度传感器30，底座1的顶部远离立板3的一侧固定连接有固定板5，固定板5的一侧固定连接有氩气瓶31，氩气瓶31的一端固定连接有固定管34，固定管34的一端固定连接有输气管38，输气管38的一端固定连接有连接管16，连接管16的一端延伸至电阻加热炉6内部。

其中，输气管38的底部设置有第二气控单向阀32，固定管34的一侧设置有气压开关33，输气管38的顶部均设置有气压表39，便于监测气压值的大小。

其中，升降台4的内部设置有电阻加热板40，升降台4的两侧设置有冷却模块，提高增材成型的速度，调控增材件成形温度。

其中，盖板7的顶部设置有热电偶17，热电偶17的底端穿过盖板7并延伸至电阻加热炉6内部，便于对电阻加热炉6内部的原料进行加热。

其中，盖板7的底部设置有第一温度传感器19，盖板7的顶部设置有出气管18，出气管18的底端穿过盖板7并延伸至电阻加热炉6内部，方便将电阻加热炉6内部抽真空。

其中，喷嘴24的底部设置有位移传感器，便于测量喷嘴24开口大小。

综上，该半固态金属浆料的增材成型设备，使用时，增材成型时，首先将足量低合金金属放入电阻加热炉6中，然后将电阻加热炉6内部抽真空去氧去湿，然后打开气压开关33，第二气控单向阀32开启，使得氩气通过输气管38进入电阻加热炉6内部，然后通过热电偶17使得电阻加热炉6内部升温至合金液相线上10～25℃，至金属全部熔化，外设控制装置控制第一气控单向阀21正向开启，同时，外设控制装置根据建立的零件三维模型，调整喷嘴24的口针阀开度和同时利用升降台4调整基板41与喷嘴24的高度，通过气压开关33使得电阻加热炉6内增压，使得电阻加热炉6内部的合金熔体通过软管22进入柱塞件44，然后进入喷嘴24内部一定量时，浆料温度通过柱塞件44内设的温度调控系统使得固相率得到调控，当浆料通过喷嘴24到达基板41后，信号反馈给设备控制系统，四轴运动平台43带动喷嘴24沿零件轮廓路径运动一层挤出浆料，升降台4按照自适应层高下降一个层高，层层叠加沉积，这一过程中电阻加热炉6内的压力保持不变直到零件最后一层沉积完成。当设备需要停机时，外设控制装置控制第一气控单向阀21反向开启，第二气控单向阀32反向截止，抽真空装置回收电阻加热炉6内的氩气形成负压，喷嘴24内的剩余熔体流回坩埚。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。