一种超声激励消除残余应力的金属增材制造复合装置的制作方法

本实用新型涉及3D打印领域，尤其涉及到一种超声激励消除残余应力的金属增材制造复合装置。

背景技术：

相对于传统减材制造，增材制造通过模型的层层叠加制造，可实现传统工艺不能一次成型的复杂零件低成本制造，尤其在航空航天、模具、汽车、船舶等重点工业领域，经济社会效益显著。但是，目前成型效率、成型精度以及成型零件工艺的问题，在一定程度上影响了增材制造的推广应用。金属增材制造过程，由于层层叠加，金属粉体经历了熔化、熔体流动、快速固化、重熔等复杂动力学过程，使得金属增材制造过程，一般都具有较大的残余应力。有害残余应力的存在，有着诸多的危害：如造成零件变形，影响几何尺寸误差及打印精度，影响成型零件机械性能，造成疲劳寿命较短等问题。因此，金属增材制造过后，现有处理方法一般是进行退火处理，以消除残余应力。显然，这个过程消耗经济和时间成本较大。极少数的会使用超声消除残余应力，但技术不够完善。

公开号为CN207325947U的一种面向熔融沉积成型3D打印的超声去应力装置介绍了一种利用超声去应力的装置。包括超声激励部件，调高平台，打印平台水平保持部件和打印底座；在打印平台下底面正下方和打印底座之间，从上至下依次装有超声激励部件和调高平台，在超声激励部件和调高平台外的两侧、打印平台底面和打印底座之间，装有结构相同、且左、右对称分布的打印平台水平保持部件。所述超声激励部件，包括打印平台托架，弹簧，变幅杆和超声换能器；在打印平台托架正下方设有由变幅杆和超声换能器组成的超声激振头，变幅杆外侧套有弹簧，弹簧的两端分别与打印平台托架和超声换能器连接，调高平台上端面与超声换能器连接。此结构中，超声激励部件设置在打印平台下方，虽然使用了变幅杆对超声激励的幅度进行了控制，但是这种结构设计不可避免的会对打印部件的精度产生影响，尤其是破坏丝杠运动平衡，加速磨损，严重影响设备丝杠运动精度，而且这种设计不能在对每一层或几层打印过程的残余应力进行精准的消除，只能对打印整体进行超声激励，去应力效果不会特别的好，也因此限制了打印部件的尺寸，尺寸越大，去应力效果越差。FDM熔融沉积成型3D打印一般用于非金属场合，与金属的增材制造去应力在使用场景尤其是温度场景也有着本质的区别。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种结构简单，操作方便，适用范围广，效果好的超声激励消除残余应力的金属增材制造复合装置。

本实用新型是通过如下方式实现的：

一种超声激励消除残余应力的金属增材制造复合装置，其特征在于：包括超声激励装置13，气动组件4，线性平移滑台7；所述超声激励装置13在气动组件4的侧方；所述超声激励装置13通过活动支架12和气动组件4相连，气动组件4可带动超声激励装置13上下移动；所述活动支架12下底面，从上至下依次安装有气动组件4和线性平移滑台7；所述气动组件4的底座6通过卡槽与线性平移滑台7相连；所述线性平移滑台7上安装有电机8；所述线性平移滑台7固定在底板9上；所述电机8可带动气动组件4在线性平移滑台7上沿水平直线移动。

进一步的，所述超声激励装置13底部安装有超声激励头131；所述超声激励头131为球头或圆珠滚动结构。

进一步的，所述气动组件4中间设有气缸5；所述气缸5通过螺丝固定在底座6上；所述气缸5中心伸出一根调高顶杆14；所述调高顶杆14和活动支架12中间部位通过螺纹固定连接，活动支架12带动超声激励装置13沿调高顶杆14移动方向运动；所述底座6在气缸5两侧向上延伸出导杆2和辅助导杆10。

进一步的，所述导杆2上设有第一限位螺母1和第二限位螺母3；所述活动支架12一端套设在导杆2上，且可在第一限位螺母1与第二限位螺母3之间滑动，活动支架12另一端与超声激励装置13固定连接。

进一步的，所述辅助导杆10上套设有辅助支架11；所述辅助支架11一端与超声激励装置13固定连接；所述超声激励装置13可通过辅助支架11沿辅助导杆10上下滑动。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过在金属增材制造过程复合超声激励装置，消除每一层或几层打印过程的残余应力，有效减小金属增材过程的因残余应力引起的变形，显著提升打印成功率，具有良好的社会经济效益。本实用新型使用气缸，可根据气动压力的大小调节超声激励装置与受激工件之间的作用力，借助气动的气缓冲特性，可有效保护装置的使用安全，延长装置使用寿命。结构简单，设计合理，使用方便，简单实用，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本实用新型的实施方式并不局限于下面的实施例，对本实用新型所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本实用新型保护范围。

实施例：

一种超声激励消除残余应力的金属增材制造复合装置，如图1所示，其特征在于：包括超声激励装置13，气动组件4，线性平移滑台7；所述超声激励装置13在气动组件4的侧方；所述超声激励装置13通过活动支架12和气动组件4相连，气动组件4可带动超声激励装置13上下移动；所述活动支架12下底面，从上至下依次安装有气动组件4和线性平移滑台7；所述气动组件4的底座6通过卡槽与线性平移滑台7相连；所述线性平移滑台7上安装有电机8；所述线性平移滑台7固定在底板9上；所述电机8可带动气动组件4在线性平移滑台7上沿水平直线移动。

所述超声激励装置13底部安装有超声激励头131；所述超声激励头131为球头或圆珠滚动结构。

所述气动组件4中间设有气缸5；所述气缸5通过螺丝固定在底座6上；所述气缸5中心伸出一根调高顶杆14；所述调高顶杆14和活动支架12中间部位通过螺纹固定连接，活动支架12带动超声激励装置13沿调高顶杆14移动方向运动；所述底座6在气缸5两侧向上延伸出导杆2和辅助导杆10。

所述导杆2上设有第一限位螺母1和第二限位螺母3；所述活动支架12一端套设在导杆2上，且可在第一限位螺母1与第二限位螺母3之间滑动，活动支架12另一端与超声激励装置13固定连接。

所述辅助导杆10上套设有辅助支架11；所述辅助支架11一端与超声激励装置13固定连接；所述超声激励装置13可通过辅助支架11沿辅助导杆10上下滑动。

本实用新型装置整体可通过底板9安装在刮刀架上，保证刮刀架的移动方向与气动组件4在线性平移滑台7上的移动方向垂直即可。气缸5提供施压动力，通过活动支架12作用在超声激励装置13上，超声激励装置13的底部超声激励头131与成型的零件接触，实施超声激励，消除应力。通过软件控制刮刀的移动，气动组件4在线性平移滑台7上的移动，以及调高顶杆14的上下运动来实现超声激励头13在增材零件成型面上的全幅移动，实现成型面的超声激励。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。