[发明专利]一种电磁调制熔融发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维成型制造技术，更具体地说是涉及一种熔融沉积快速制造中的电磁调制熔融发射装置。

背景技术

在现有三维成型制造技术中，应用最为广泛的是选择性激光烧结（SLS）与熔融沉积成型（FDM）。其中选择性激光烧结技术，是先由软件把零件的3D数字模型，“切”成若干个平面，这就形成了很多个剖面，把3D模型薄片化之后，在一个容器内，有一个可以下降的平台，先让材料辊在其表面铺满一层待烧结的材料粉末，这些粉末可以做的很细，然后由大功率的激光，通过软件控制，选择最底层的3D切片形状数据开始烧结，然后平台下移，材料辊在已经烧结部分的基础之上，再铺上薄薄的一层材料粉末继续烧结，如此往复，直到整体成型。它的优点是：成型材料的强度非常高，可选材料从金属到聚苯乙烯等，范围非常广泛。缺点是：成型零件有时会因粉末熔化不充分，形成微孔缺陷，所需要的粉状材料价格较高，材料的使用存在粉尘污染问题，而且使用的大功率激光器价格昂贵、不够耐用。使用熔融沉积成型技术，同样是需要把3D的模型薄片化，但是成型的原理不一样。熔融沉积成型技术，就是把材料用高温熔化成液态，然后通过喷嘴挤压出细丝或一个个很小的球状颗粒，这些细丝或颗粒在喷出后立即固化，在立体空间通过逐线、逐层的排列组合形成实物。它的优点是：材料大多为丝材，材料成本比粉状材料低，操作简单，污染小，不使用激光。缺点是：材料使用电阻丝加热，使用的成型材料一般为熔点不太高的热塑性塑料、蜡或人造橡胶等，成型材料主要是非金属，强度不高，难以直接成型金属零件。其次还有立体光刻造型技术（SLA）等。在这些三维打印成型制造技术中，现在只有选择性激光烧结，能够直接实现金属零件的三维成型制造，但因其使用的粉状材料制备困难、成本高的影响，一直以来也只在一些航空航天和高端制造领域得到使用，却不能够在传统工业上普及应用，限制了三维成型制造技术的发展，同时零件制成后清除多余粉末的工作也给工人健康带来了不利的影响。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种不使用粉末材料和激光，而用线材原料进行金属三维成型制造的电磁调制熔融发射装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种电磁调制熔融发射装置，包括感应加热线圈、三相直线感应加热线圈和喷嘴，所述感应加热线圈设置成中间大两端小形状，所述三相直线感应加热线圈设置在感应加热线圈的正下方，感应加热线圈的外围设置有支撑筒，支撑筒的下端连接所述喷嘴，支撑筒的上端设置有耐磨衬套，耐磨衬套的下端内孔中固定有导料管，导料管的下端伸入到所述感应加热线圈的孔中；所述感应加热线圈的两个端头连接在交变电源上，所述三相直线感应加热线圈设置成三相四线制回路结构，三相直线感应加热线圈的四个端头分别连接在三相脉冲交变电源上。

上述方案中，为了保证材料在高温时不和周围空气发生化学反应，从而保证材料成分的稳定性，所述支撑筒的内腔中设置有保护气体，所述支撑筒的侧面设置有保护气体外置接头。

上述方案中，为了使由喷嘴中流出的材料迅速冷却固化，所述喷嘴的侧壁设置成中空结构，形成冷却腔，喷嘴的侧壁上设置有进出冷却液的管接头。

上述方案中，为了使被熔化线性材料准确连续的进入感应加热线圈的孔中，所述支撑筒的上方设置有送丝机构。

上述方案中，所述感应加热线圈和三相直线感应加热线圈均采用紫铜管制作。

本发明一种电磁调制熔融发射装置的有益效果是：

1、本发明实现了熔融沉积成型（FDM）技术在高熔点高硬度材料上的应用。

2、使用线型材料，比使用粉末材料取材容易，价格低廉，粉尘污染少，还节省了零件成型后的粉末清理过程。

3、所采用的悬浮熔炼技术和直线感应电动机原理均为传统工业中常用电磁感应技术，工艺成熟，制造成本和耐用性优于使用大功率激光器的选择性激光烧结技术（SLS），更适合于传统工业的应用。

4、材料在通有保护气体的装置中悬浮熔炼，熔炼温度可以达到2000℃，射出后被喷嘴下边缘挤压、扎制、展平和迅速冷却固化，涂覆层致密，不产生杂质和污染，不会向粉末烧结时出现残余微孔缺陷，可精确控制材料成分，还可在成型时分别涂覆不同的材料，形成复合材料结构，改善零件的结构性能。

5、本装置适用的材料领域广泛，包括：活泼金属和合金、超纯金属和合金、太阳能级多晶硅，超纯级的溅射靶材、成分和组织要求精确的合金、金属间化合物、金属功能材料、贵金属及其合金，稀有金属和合金、半导体、人造晶体、金属陶瓷等材料。