[发明专利]一种喷射成型设备及其加工控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷射成型设备及其加工控制方法。

背景技术

喷射成型具有精度高、组织均匀、性能优异、生产成本较低等特点，其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等工业领域。喷射成型技术之所以能够取得如此大的发展，得益于通过喷射成型制备的材料具有准快速凝固材料的优异性能，喷射成型制备的沉积坯件的凝固组织对最终沉积材料的性能起决定性的作用。影响成型质量的因素有很多。取决于主控中心的处理速度、机械和数控系统精度之外，还有一些工作参数(如熔融液态材料的温度控制、熔体在雾化区的飞行距离、喷射与扫描速度间的匹配以及振动装置的振动频率等)都会对最终的成型质量造成影响。

在喷射成型过程中，高温金属熔体经过高温导流系统或者热容器的加热之后注入雾化区，被高速雾化气体破碎、雾化，形成包含有大量不同尺寸的小液滴的雾化锥。雾化锥中小液滴与周围雾化气体之间存在较大的速度差(对于非限制式气雾化，此速度差高达300M/S)，小液滴就会被加速。而与此同时，二者之间存在着较大的温度差，小液滴在高速飞行时，热量就会以表面对流传热和辐射传热的形式传输至周围雾化气体中。液滴的冷却速度与液滴的直径有直接关系，直径小的液滴冷却速度较快，其凝固速度也快，而直径大的液滴凝固速度较慢，在雾化焦点的某个平面，可能会出现三种不同形态的液滴：(1)完全固态(2)部分液态，部分固态(3)完全固态。而对于没有锭模的喷射成型而言，液态的液滴起不到成型的效果，固态的液滴在凝固组织分析中结合度不足，难以满足工业上的要求。所以对于喷射成型而言，固液两相的状态是最为理想。温度的控制以及速度的配合显得尤为重要。

现有的喷射成型加工都是以单次成型为主，高压气体的开启时机选择取决于操作人员的经验，当操作人员在观察室发现有熔体进入喷射区域时才开启高压气体，这需要足够的生产经验并且需要操作人员注意力的集中才能完成一次完美的加工。否则，将会在成型的底部产生裂痕，导致组织内部的结合度不足，难以满足工业要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以进行无人化和精确化加工的喷射成型设备及其加工控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种喷射成型设备，包括供料装置、高压气体喷射装置、工作台、主控中心、探测杆、回路通断检测器、探测杆回收装置，探测杆通过探测杆回收装置伸入或退出该设备的雾化区，回路通断检测器通过导体分别与探测杆和供料装置内的高温溶体连接，主控中心与高压气体喷射装置、回路通断检测器、探测杆回收装置分别连接。

为实现多次连续喷射成型加工，进一步限定，供料装置包括热熔器，在热熔器内设置检测金属熔体温度的热电偶传感器、检测熔体压力变化的压力传感器，热熔器上具有熔体喷嘴和对熔体进行加热的加热器，熔体喷嘴上具有控制其开关的熔体阀门，热电偶传感器、压力传感器、熔体阀门和加热器分别与主控中心连接。在连续喷射成型时，热电偶传感器实时采集热熔器内金属熔体的温度并与预设值进行比对，减少从加热炉至热熔器的运输距离，保证金属熔体的温度在熔点附近。

进一步限定，工作台通过工作台升降装置进行升降，工作台升降装置与主控中心连接。工作台通过工作台升降装置升降，并配合喷射速度，可以形成三角锥形的造型。

具体地，回路通断检测器包括回路电源和回路继电器，回路继电器的线圈部分和回路电源串联，回路继电器的触点部分连接至主控中心。

进一步限定，热熔器内设置振动杆，振动杆通过压电晶体驱动，压电晶体与主控中心连接。压电晶体连接的振动杆在给金属熔体短时间冲击的同时，也将是内部温度更加均匀，为后续的喷射成型加工提供了一定程度上的保障。

一种喷射成型设备的加工控制方法，首先主控中心通过回路通断检测器检测是否有熔体进入雾化区与探测杆形成回路，一旦主控中心收到形成回路的信号，主控中心控制探测杆回收装置收回探测杆，并同时打开高压气体喷射装置进行单次喷射成型加工。