一种金属电化学微增材制造装置及制造方法与流程

文档序号:18740155发布日期:2019-09-21 01:40阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种金属电化学微增材制造装置,其特征在于:其中电化学喷头组件安装在Z轴精密驱动平台上,进给及压直组件中压直轮组安装在Z轴精密驱动平台上,供给轮固定于X轴运动平台,沉积旋转反应槽组件固定在电化学喷头组件正下方的横梁上,X轴运动平台、Y轴运动平台和Z轴精密驱动平台分别安装在保护外壳内。

2.根据权利要求1所述的一种金属电化学微增材制造装置,其特征在于:所述的Y轴运动平台,包括端头支座、丝杠电机一、固定件二、丝杠一、导轨一、导轨移动件一、移动衔接件、上层保护盖、底层导轨固定件、轴连接台、X轴固定螺栓,其中丝杠一通过丝杠电机一带动导轨移动件一沿导轨一移动、固定在底层导轨固定件和上层保护盖之间,其两端由端头支座固定,在导轨移动件一上安装移动衔接件,移动衔接件上固定轴连接台,通过X轴固定螺栓与X轴运动平台固定安装。

3.根据权利要求1所述的一种金属电化学微增材制造装置,其特征在于:所述的Z轴精密驱动平台,包括导轨移动件二、导轨二、丝杠二、固定件二、丝杠电机二、防尘盖、滚珠轴承、联轴器、导轨固定螺栓,其中导轨移动件二在导轨二上滑动,实现Z轴单方向的精密位移,导轨二通过导轨固定螺栓与固定件二连接,丝杠二通过滚珠轴承与固定件二连接,丝杠二顶端通过联轴器与丝杠电机二输出轴连接。

4.根据权利要求1所述的一种金属电化学微增材制造装置,其特征在于:所述的电化学喷头组件,包括Z轴连接件、固定板、连接螺栓、固定螺栓、封气塞、丝材插入口、单向排气口、储液器、丝材固定件、空腔、正极连接端,其中Z轴连接件通过固定螺栓与Z轴精密驱动平台连接,Z轴连接件通过连接螺栓与固定件连接;固定板上固定有储液器,储液器顶处有封气塞;正极连接端与封气塞顶部固定连接,正极连接端和封气塞上开有一丝材插入口,丝材插入口在封气塞、正极连接端两处同心连通,封气塞上还开有单向排气口,储液器底部尖端装有丝材固定件,其上部均为空腔。

5.根据权利要求4所述的一种金属电化学微增材制造装置,其特征在于:所述的储液器、丝材固定件采用非导电材料。

6.根据权利要求1所述的一种金属电化学微增材制造装置,其特征在于:所述的沉积反应槽组件,包括固定块、固定块螺栓、沉积槽、旋转压电驱动、负极连接端,其中固定块通过固定块螺栓与底座支架连接,旋转压电驱动两端分别与沉积槽和固定块连接,通过旋转压电驱动的运动带动沉积槽的旋转,负极连接端安装于沉积槽底部与阴极板接触。

7.根据权利要求1所述的一种金属电化学微增材制造装置,其特征在于:所述的进给及压直组件,包括供料轮、旋转电机、电机固定螺栓、主动轮、皮带、4个大压直轮、防尘保护壳、2个小压直轮、电机,其中金属丝材缠绕在供料轮上,旋转电机带动供料轮旋转,电机固定螺栓将旋转电机固定在X轴运动平台上;电机带动主动轮转动,主动轮通过皮带传动大压直轮和小压直轮旋转,金属丝材穿过防尘保护壳的进料口,由大压直轮和小压直轮压紧,经出料口出料,通过皮带摩擦带动金属丝向下运动,同时金属丝材被两侧的压直轮压直。

8.一种金属电化学微增材制造方法,其特征在于,包括下列步骤:

(1)金属电解液制备

常温下在烧杯中配制一定浓度的金属离子溶液,加入氯盐与一定量的酸溶液,增大离子浓度,从而达到增加溶液导电性的目的,将配制好的材料装入沉积槽和储液器中;

(2)阴极板处理

选用导电的紫铜板作为阴极材料,经物理磨平加工处理、超声波清洗后浸入到沉积槽内的电解质溶液中;

(3)阳极金属丝材处理

金属丝材经酸洗后插进进给及压直组件,从而增加其电离程度;

(4)零件模型路径制作

建立要打印的金属零件的三维模型,切片层处理形成STL格式文件,通过控制输出电压和运动平台速度,按扫描路径逐层沉积成形;

(5)金属电化学打印方法

使X轴运动平台、Y轴运动平台移动到沉积槽上方,通过Z轴精密驱动平台带动电化学喷头组件移至距导电金属基板为50微米的打印初始位置、且在沉积槽的液面之下,使之形成闭合回路,根据阳极金属丝的溶解速率,调整金属丝材进给,压直组件带动金属丝供料装置使锐化金属丝穿过丝材固定件进行限位,同时尖端与电化学喷头组件末端距离5mm;外接直流电源,正极接通正极连接端,负极接通负极连接端,通电后,在打印头下方金属离子被还原成金属原子沉积在阴极板的相应位置,随着喷嘴的逐步移动,打印出一层特有形状的微米级金属层;根据3D模型生成的路径,喷头装置上升一个打印层厚度,重复上述方法,实现逐层的微米级打印;在打印特殊构型零件时,沉积槽可由旋转压电驱动带动沉积平面的倾斜,从而适应复杂结构的沉积需求。

9.根据权利要求8所述的一种金属电化学微增材制造方法,其特征在于:所述金属包括Ni、Cu、Ag、Fe、Au、Zn、Al、Ti。

10.根据权利要求8所述的一种金属电化学微增材制造方法,其特征在于:微米级打印头的移动速度0.5-1.0mm/s,所设定的打印温度环境为室温,恒压直流电源所提供的电压为10-25V。

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