[发明专利]超声振动雾化制备金属粉末的装置、方法以及3D打印系统

权利要求书

1.一种超声振动雾化制备金属粉末的装置，包括：超声波振动系统、超声波变幅装置、金属丝、锁紧系统、送丝系统以及热源；

所述超声波振动系统与超声波变幅装置连接，所述超声波变幅装置为至少在前端部设置空腔；所述金属丝通过送丝系统穿过所述空腔；在所述超声波变幅装置上设置锁紧系统；所述热源设置在所述空腔的出口位置处；

所述超声波变幅装置为至少两个变幅杆的组合，所述组合的变幅杆形成中心空腔；

所述锁紧系统包括锁紧器和施力器；所述锁紧器固定在变幅杆上，通过锁紧力将至少两个变幅杆组合为一个整体；所述施力器固定在变幅杆上，能够产生压紧在锁紧器上使其发生弹性形变的力。

2.如权利要求1所述的一种超声振动雾化制备金属粉末的装置，其特征在于，在所述施力器上设置冷却器，与变幅杆工作端接触时对变幅杆起到冷却作用。

3.如权利要求1所述的一种超声振动雾化制备金属粉末的装置，其特征在于，所述金属丝前部被锁紧，金属丝离开空腔的后部通过弹性变形的方式弯曲设定角度，以保持金属丝纵向振动的一段长度为固定值。

4.一种超声振动雾化制备金属粉末的装置，包括：超声波振动系统、超声波变幅装置、金属丝、锁紧系统、送丝系统以及热源；

所述超声波振动系统与超声波变幅装置连接，所述超声波变幅装置为至少在前端部设置空腔；所述金属丝通过送丝系统穿过所述空腔；在所述超声波变幅装置上设置锁紧系统；所述热源设置在所述空腔的出口位置处；

所述超声波变幅装置为单个变幅杆，所述变幅杆为筒状或者至少在前端部设置空腔；

所述锁紧系统包括锁紧器和施力器；所述锁紧器固定在变幅杆的前端，所述锁紧器在无外力作用时锁紧金属丝的前端；所述施力器固定在变幅杆上，能够产生压紧在锁紧器上使其发生弹性形变的力。

5.如权利要求4所述的一种超声振动雾化制备金属粉末的装置，其特征在于，在所述施力器上设置冷却器，与变幅杆工作端接触时对变幅杆起到冷却作用。

6.一种如权利要求1或3所述的超声振动雾化制备金属粉末的装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)金属丝被锁紧器锁紧，并伸出变幅杆一段长度；

(2)调整热源的能量大小以及扫描路径，热源作用在金属丝端头，加热形成液态金属膜；

(3)超声波振动系统产生超声振动使液态金属膜雾化喷出成粉；

(4)超声波停止振动，施力器施加松弛力在锁紧器上，使锁紧器与金属丝脱离接触；

(5)送丝系统将金属丝向前推送一定长度，以保持伸出变幅杆一段的长度不变；

(6)施力器卸掉松弛力，锁紧器的锁紧力使金属丝再次被锁紧。

7.如权利要求6所述的一种超声振动雾化制备金属粉末的装置的工作方法，其特征在于，

通过改变超声波的频率以及熔化金属层的厚度改变金属粉末的形貌、粒度；

所述超声波的频率通过改变超声波振动系统产生的超声波的频率以及改变金属丝负载段的长度进行调整；

所述熔化金属层的厚度通过改变热源的能量大小和辐照时间进行调整。

8.一种3D打印系统，其特征在于，包括：权利要求1或3所述的超声振动雾化制备金属粉末的装置、工作台子系统以及位置调整机构；

通过超声振动雾化制备金属粉末的装置制备金属粉末，所述制备的金属粉末沉积到工作台子系统；

通过超声振动雾化制备金属粉末的装置的热源对沉积到工作台子系统的金属粉末进行选区熔化；

通过位置调整机构调整金属丝与工作台子系统的距离、热源的辐照角度和能量参数，改变沉积金属粉末的温度、形状、粒度，防止“吹粉”。