[发明专利]一种电热式全闭环加热装置

说明书

本发明公开了一种电热式全闭环加热装置。该加热装置针对选区激光熔融增材制造过程中由于温度梯度过大产生的热翘曲、球化等问题，采用电热式全闭环加热技术，加热体以不锈钢片为主体，将平面电阻片沿平面均匀缠绕在主体表面，按需求通以适当的电流后发热，从而对固定基板实现辐射式加热；针对加热体故障后可能使机床带电的问题，采用将加热体安装在一个陶瓷纤维板制成的托盘内的方式，该托盘除了顶部开放外，各面均封闭，热量绝大部分向上方传递，从而起到绝缘、隔热作用；本发明的电热式全闭环加热装置解决了选区激光熔融增材制造过程中的在线高效预热问题，不仅可以用来实现增材制造过程中的预热，也可以拓展到其他需要在线预热的装置和设备。

技术领域

本发明属于特种加工技术领域，具体涉及一种电热式全闭环加热装置。

背景技术

选区激光熔融是一种先进的数字化增材制造技术，以其逐层叠加成形的工艺原理使原来减材制造无法完成的加工问题成为可能。生产过程以各种纯金属或合金粉末材料作为加工原料，采用中小功率激光器快速、完全地选择性熔化金属粉末，形成致密的金属零件。因其是一种快速冷却和凝固的过程，因而可以获得非平衡态过饱和固溶体及均匀细小的金相组织，其成型零件致密度近乎100%，机械性能与锻造零件相当。SLM成型件的应用范围广泛，如：机械领域的微器件、模具、生物领域的生物植入零件、电子领域的散热器件、航空航大领域的超轻结构件、梯度功能复合材料零件。作为一种金属加工快速成型技术，与传统的加工模式截然不同，不需要复杂的机械去除设备以及复杂的加工轨迹即可制造形状极为复杂的工件。

然而，在增材制造加工过程中，由于温度梯度过大会产生热翘曲、球化等现象，影响最终产品的表面粗糙度和形状精度。

目前的增材制造大多不采用预热装置，如中国专利文献库公开的《不同粉末复合使用的选区激光熔融送粉铺粉装置》（申请号：2014105327927），或仅采用开环预热的方式，如中国专利文献库公开的《一种选区激光熔融深孔增补修复装置》（申请号：201410083380X）等。但是，上述装置普遍存在加热效率低、绝缘性差、存在安全隐患的缺点，当前亟需发展一种电热式全闭环加热装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电热式全闭环加热装置。

本发明的电热式全闭环加热装置，其特点是：所述的加热装置包括缸体 、活动基板、固定基板、加热体、热电偶、绝缘隔热垫、密封件、活塞体、陶瓷纤维隔热板；其连接关系是：所述的活塞体在缸体内密封滑动连接，活塞体与缸体的接触面上有固定在活塞体的凹槽内的密封件；所述的陶瓷纤维隔热板的形状为托盘型，放置在活塞体的上面，加热体固定在陶瓷纤维隔热板的底部，加热体的上方从下至上依次叠加绝缘隔热垫、固定基板和活动基板；热电偶测量加热体的温度；陶瓷纤维板的下部开有电源孔和冷却水孔，冷却水通过冷却水孔流入活塞体，冷却活塞体。

所述的固定基板与加热体之间的距离为2mm，即固定基板与加热体之间通过支撑体保持2mm的空间高度，在空间高度内固定基板一侧贴有绝缘隔热垫。

所述的固定基板和活动基板通过螺钉固定连接。

所述的加热体以不锈钢片为主体，表面均匀缠绕平面电阻片。

所述的缸体、活塞体的材料均采用淬火钢。

所述的活动基板、固定基板的材料采用黄铜。

所述的密封件的材料采用聚四氟乙烯。

所述的陶瓷纤维板、绝缘隔热垫的材料采用陶瓷纤维。

所述的加热体按需求通以适当的电流后发热，从而对固定基板实现辐射式加热。为了防止加热体故障后使机床带电而引入不安全因素，将加热体安装在由陶瓷纤维隔热板制成的托盘内，热量绝大部分向上方传递，从而起到绝缘、隔热的作用。