[发明专利]电子束丝束同轴熔丝沉积成形设备

说明书

本发明涉及一种电子束丝束同轴熔丝沉积成形设备。该设备至少包括真空室以及设在真空室内的多组丝束同轴熔丝系统，每组所述丝束同轴系统均包括梁式安装架、送丝系统和电子枪，所述梁式安装架通过竖梁可移动地安装在所述真空室底部，横梁上安装有所述送丝系统和所述电子枪，所述送丝系统输出的金属丝材通过所述电子枪的中心轴输出，使金属丝材与电子枪射出的电子束流同轴作用在真空室内的工作平台上，金属丝材熔融层积成形出预增材制造的零件。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种电子束丝束同轴熔丝沉积成形设备。

背景技术

电子束熔丝成形是一种新兴的增材制造技术，建立在成熟的高能束流堆焊与熔敷技术基础上，同时融合了快速原型(Rapid Prototyping)、计算机辅助设计与制造(CADCAM)、柔性自动化技术，实现了高性能复杂结构致密金属零件的近净成型直接制造，是当前先进制造技术发展的崭新方向。

目前较为常用的电子束熔丝沉积成形技术均采用旁轴送丝沉积成形方法。在成形过程中，由于成形路径轨迹不断变化，使得在成形过程中每道成形的几何形状和尺寸精度不一致，导致最终成形零件尺寸和精度保证困难，易产生未熔合缺陷，甚至严重影响成形过程的顺利进行。电子枪布局或采用动枪式或定枪式，但都采用单一电子枪，在制造大型零件时采用单热源会造成构件局部温度较高，极易发生变形。目前在制造大型零件时，为了获得良好的组织性能会使用较小的能量输入，相应的降低送丝速度，造成成形效率下降。

因此，发明人提供了一种高效低应力电子束熔丝沉积成形设备。

发明内容

本发明实施例提供了一种高效低应力电子束熔丝沉积成形设备，能够克服旁轴送丝成形在沉积路径发生改变时成形几何形状和成形精度不一致的问题，降低成形过程中产生的应力，提高成形效率。

本发明的实施例提出了一种高效低应力电子束熔丝沉积成形设备，该设备包括真空室以及设在真空室内的多组丝束同轴熔丝系统，每组所述丝束同轴系统均包括梁式安装架、送丝系统和电子枪，所述梁式安装架通过竖梁可移动地安装在所述真空室底部，横梁上安装有所述送丝系统和所述电子枪，所述送丝系统输出的金属丝材通过所述电子枪的中心轴输出，使金属丝材与电子枪射出的电子束流同轴作用在真空室内的工作平台上，金属丝材熔融层积成形出预增材制造的零件。

进一步地，在所述真空室外还设有高压电源、真空机组、温度监控系统和综合控制系统，所述高压电源通过高压电缆与真空室内的多组丝束同轴熔丝系统电连接，所述真空机组连通真空室，用于对真空室抽真空，所述温度监控系统用于实时监控真空室内成形零件温度分布，并反馈给所述综合控制系统控制电子枪的加工路径，使每层成形面的温度保持均匀。

进一步地，每套所述丝束同轴系统还包括红外热像仪和热电偶测温装置，所述所述热电偶测温装置安装在所述工作平台上，用于对工作平台上正处于熔丝的区域进行实时测温，所述红外热像仪安装在所述真空室的顶部，与加工区域位置相对，用于接受成形零件的红外辐射能量分布图形，所述红外热像仪和热电偶测温装置将获得的时时温度信息传输至温度监控系统。

进一步地，所述梁式安装架的竖梁的高度可调，该竖梁的底部安装有平面二维移动机构，所述平面二维移动机构驱动所述竖梁可在平面方向移动，所述电子枪通过横向移动机构活动安装在所述横向上，可沿横梁往复移动。

进一步地，所述送丝系统包括导丝轮组件，金属丝材通过所述导丝轮组件的引导输送至所述电子枪的中心。

进一步地，所述电子枪采用环形电子枪，用于发射出呈上宽下窄的圆锥形的电子束流，金属丝材从圆锥形的电子束流的中心同轴穿出。

进一步地，在真空室内设有两组丝束同轴熔丝系统，两组丝束同轴熔丝系统分别设在所述工作平台的两端。

综上，本发明的高效低应力电子束熔丝沉积成形设备的有益效果为：