一种多孔金属结构件热熔滴打印沉积制造方法及装置与流程

文档序号:12361644阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多孔金属结构件热熔滴打印沉积制造方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:依据多孔金属结构件的孔隙尺寸和力学性能要求,选择对应的微型喷嘴直径和金属打印材料,采用超声波清洗机对微型喷嘴进行清洗,采用物理刮切与化学溶解相结合的方法,对选择的金属合金打印坯体原材料,进行表面氧化皮及杂质的去除,干燥后将其放入熔炼坩埚中;

步骤2:打开惰性气体压力储蓄瓶和真空过滤泵,对手套箱进行低氧环境处理,使得手套箱内的压强与外界大气压保持基本一致,经过3~ 5h 的除氧处理后,确保手套箱内的氧含量低于1PPM;

步骤3:启动计算机控制系统和多轴运动控制器,打开触屏人机界面,对X轴电机、Y轴运动平台电机、Z轴电机、U轴电机和V轴旋转平台电机进行伺服上电调试,确保X轴运直线滑台、Y轴直线滑台、Z轴直线滑台、U轴旋转平台和V轴旋转平台回到初始零点位置,在触屏人机界面上点击喷嘴高度测量指令,进行喷嘴高度测量;

步骤4:启动温度加热控制器,并根据步骤一中选取的材料,设定环形加热炉的加热温度,使得环形加热炉逐步将坩埚加热到金属材料液相线以上150~200℃,并通过热电偶进行温度反馈,确保将坩埚中的金属原材料熔化成金属熔液;设定平板加热炉的加热温度,确保保温沉积板的温度保持在金属材料液相线以下200~300℃;

步骤5:打开触屏人机界面中的数据处理控制软件,将目标打印成型的多孔结构零件模型导入,依据孔隙尺寸、熔滴凝固铺展特性、熔滴尺寸和沉积层厚,选择合适的分层切片厚度、填充间距、收缩率和支撑形式,然后对多孔零件模型进行二维切片图形数据处理,得出每一层的金属微熔滴打印沉积路径数据,并转换成NC控制程序;

步骤6:启动压电信号发生器,将产生的高频压电信号输入到高温压电激振器中,激振器依据压电信号的幅值和频率进行振动,在坩埚的金属熔液中产生高强振动波,使迫金属熔液按照一定的频率从喷嘴中产生金属微熔滴,并通过调整参数保证每次喷射出的金属微熔滴尺寸稳定、均匀、可控;

步骤7:启动NC打印控制程序,使喷射的金属微滴打印在保温沉积板上面,通过多轴运动控制器协调控制五个轴的运动轨迹,使金属微滴按照每一层的轮廓信息逐点、逐线打印成形,完成一个层面的打印;

步骤8:打开CCD摄像头和频闪光源,对打印层面进行图像采集,图像采集卡将采集到的信息传输到计算机控制系统,计算机控制系统将采集到的层面图像与所存储的标准层面图像进行对比分析,满足误差要求后,计算机读入下一个层面的数据信息,开始下一层的打印沉积;

步骤9:打印完成后,将多孔制件从手套箱内取出,并整体进行回火处理,以消除微滴快速凝固时产生的热应力,去除毛刺和支撑得到满足使用要求的多孔结构件。

2.一种多孔金属结构件热熔滴打印沉积制造装置,其特征在于,包括:压力储气瓶、手套箱、滑板托架、直线滑台、CCD摄像头、立柱、旋转平台、真空过滤泵、计算机控制系统、多轴运动控制器、压电信号发生器、温度加热控制器、高温压电激振器、熔炼坩埚和保温沉积板;

所述压力储存瓶内部存储氩气,气体输送管道与手套箱相连,真空过滤泵位于手套箱的底部,启动真空过滤泵,并将氩气通过气体输送管道流入手套箱内,确保手套箱内低氧环境;

所述立柱位于隔震底板上面,Y轴直线滑台通过螺栓连接安装在立柱上面,滑板托架通过连接板安装在Y轴直线滑台上面,控制Y轴电机转动时,可实现滑板托架在Y方向的往返直线运动;

Z轴直线滑台安装在滑板托架的侧边,L型连接板安装在Z轴直线滑台的上面,环形加热炉通过卡套安装在L型连接板的水平端面上,控制Z轴电机转动时,可实现L型连接板在Z方向的上下直线运动;

U型支架体位于加热炉的正下方,U轴旋转平台安装在U型支架体的内部,X轴直线平台通过连接板安装在U轴旋转平台的上面,控制U轴电机转动时,可实现X轴直线平台的整体摆动;

V轴旋转平台安装在X轴直线平台上面,控制X轴电机的旋转,可实现V轴旋转平台整体在X方向上的往返直线运动;控制V轴旋转平台电机的转动,可实现保温沉积板环绕平台中心的整体旋转运动;

所述熔炼坩埚位于环形加热炉的内侧,高温压电激振器和热电偶放置于金属熔液内部,当压电信号发生器将压电信号通过数据信号传输集成模块传输到高温压电激振器时,高温压电激振器依据压电信号的幅值和频率进行振动,在坩埚的金属熔液中产生高强振动波,使迫金属熔液按照一定的频率从喷嘴中产生金属微熔滴;

所述计算机控制系统通过总线与多轴运动控制器、压电信号发生器、温度加热控制器和图像采集卡相连,实现对各个模块的总体控制;所述数据信号传输集成模块安装在手套箱的顶部,用来实现电机反馈控制信号与多轴运动控制器、温度反馈控制信号与温度加热控制器、CCD图像数据与图像采集卡、压电信号与高温压电激振器之间的数据信号传输;

所述环形加热炉放置于熔炼坩埚外侧,平板加热炉放置于保温沉积板内部,热电偶分别放置于熔炼坩埚和保温沉积板内部,热电偶将采集到的温度信号传送到温度加热控制器,实现对坩埚和保温沉积板内部温度的反馈控制;

所述CCD摄像头通过螺纹连接安装在L型连接板的下端面;CCD摄像头通过图像采集卡与计算机控制系统相连,计算机控制系统将采集到的层面图像显示到触屏人机界面上,并与所存储的标准层面图形进行对比分析,实现打印层面孔隙轮廓效果的测量与反馈;当打印开始后多轴运动控制器按照层面数据信息控制X、Y、Z轴的直线运动和U、V轴的旋转运动,压电信号发生器控制金属微滴的喷射,协调两者可实现金属熔滴的逐点、逐线、逐层打印,完成多孔金属零件的堆积成形。

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