[发明专利]精密喷射成形装置及用该装置实现模具快速制造的方法

权利要求书

1.一种精密喷射成形装置，其特征在于包括有金属熔炼系统、雾化系统、成形接收系统、运动控制系统，其中金属熔炼系统包括有用于置放金属溶液（5）的坩埚（4）及环绕在坩埚（4）外侧的感应线圈（3），坩埚（4）的底部设有与雾化室（11）相通的金属溶液出口，雾化系统包括有雾化喷嘴（6）、导液管（7）、雾化室（11）和排气口（12），其中导液管（7）装设在雾化喷嘴（6）内，且导液管（7）的一端与坩埚（4）底部设有的金属溶液出口相通，导液管（7）的另一端与雾化室（11）相通，雾化喷嘴（6）上设有通入雾化气体的进口，雾化室（11）上设有将雾化过程中的废气和粉尘排出的排气口（12）, 成形接收系统包括有沉积基底（9）及安装于沉积基底（9）上的、使雾化喷嘴（6）雾化的金属固、液二相流沉积在其上的铸型（8），运动控制系统包括有驱动坩埚（4）以速度v₂进行水平运动的驱动机构、驱动沉积基底（9）以角速度ω进行旋转运动的驱动机构及驱动沉积基底（9）以速度v₁进行升降运动的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的精密喷射成形装置，其特征在于上述坩埚（4）外侧的感应线圈（3）采用高频或中频感应电源。

3.根据权利要求1所述的精密喷射成形装置，其特征在于上述坩埚（4）中设有测量金属溶液温度（5）的温度的铂铑-铂热电偶（1）。

4.根据权利要求1所述的精密喷射成形装置，其特征在于上述坩埚（4）与导液管（7）相通的底部金属溶液出口设有控制金属溶液流出的陶瓷塞棒（2），陶瓷塞棒（2）的外径与导液管（7）的内径相匹配，陶瓷塞棒（2）的一端装设在坩埚（4）上，另一端能插入导液管（7）内。

5.根据权利要求1所述的精密喷射成形装置，其特征在于上述铸型（8）采用陶瓷铸型或金属铸型。

6.根据权利要求1所述的精密喷射成形装置，其特征在于上述沉积基底（9）采用中心循环水冷冷却结构。

7.根据权利要求1至6任一项所述的精密喷射成形装置，其特征在于上述各驱动机构采用步进电机实现独立驱动，PLC控制，运动速度无级可调，喷射成形过程中，根据成形模具形状、喷射工艺要求进行各运动之间的匹配与拟合。

8.根据权利要求7所述的精密喷射成形装置，其特征在于上述雾化喷嘴（6）上通入的雾化气体通过气压控制阀控制压力后输送到雾化喷嘴（6）；上述雾化喷嘴（6）为根据流体动力学理论和精密喷射成形工艺的特征设计的限制式单环缝垂直式喷嘴，并配置防止液流反喷的辅助气环和辅助气孔。

9.根据权利要求8所述的精密喷射成形装置，其特征在于上述金属溶液（5）的过热度为80～200℃，导液管（7）的内径为3～6mm，金属溶液（5）的流量为0.8～5kg/min，雾化气体的压力为0.4～1.8MPa，喷射沉积的高度为80～180mm，沉积基底的下降速度v₁为60～300mm/min，沉积基底的旋转速度ω为20～90r/min，坩埚的移动速度v₂为10～100mm/min；铸型（8）的预热温度为500～800℃。

10.一种用权利要求1所述的精密喷射成形装置实现模具快速制造的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）金属在惰性气体保护下，在熔炼坩埚（4）中熔融后经过导液管（7）直接由雾化喷嘴（6）在雾化室（11）中雾化；

2）控制坩埚（4）以速度v₂进行水平运动、控制沉积基底（9）以角速度ω进行旋转运动及控制沉积基底（9）以速度v₁进行升降运动，雾化后的金属固、液二相流沉积在采用铸型（8）作为沉积基底的接收器（9）上冷却、凝固，获得所需的成形模具。