[发明专利]连续送丝感应加热复合轧压半固态增材制造系统及方法

说明书

本发明提供一种连续送丝感应加热复合轧压半固态增材制造系统及方法，包括：连续送丝装置、矫直装置、感应加热装置、基板、X向直线运动机构、第一支撑机构和第二支撑机构；第一支撑机构设置有第一基座、第一固定块以及固定在第一固定块下方的滚轮，滚轮在Y‑Z方向移动；感应加热装置设置在第二支撑机构的第二固定块的下方，感应加热装置在Y‑Z方向移动。通过控制系统控制感应加热装置的功率以控制丝材维持在半固态，在自身重力及上方丝材推进下，落入基板上沉积形成堆积层，继而驱动基板沿着X方向运动到滚轮下方，控制基板沿着X方向运动与滚轮在Z方向的运动对堆积层复合轧压，改善打印零件内部晶粒细化效果，提高力学性能。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体而言涉及一种连续送丝感应加热复合轧压半固态增材制造方法及装置。

背景技术

金属增材制造技术作为一种目前发展较为迅速地快速成型技术，相较于传统的减材加工制造方法，会节约大量的金属原材料，同时能轻而易举的制备出形状复杂的金属零部件，在缩短零件设计开发周期及降低零件生产制备成本方面具有极大的应用优势，现如今正受到越来越广泛的关注。

现阶段金属的增材制造技术采用的热源主要包括以下三类：激光、电子束和电弧。激光作为热源是一种常见的手段，中国专利CN201811627384.4中提出了一种基于激光光内同轴送丝增材制造系统及成型方法，虽然激光本身具有能量密度高的特点，但是考虑到铝及铜等合金对激光具有较高的反射率(一般超过80％)，而铝及铜等合金本身的导热性就好，因此造成该类合金丝材增材制造过程中对激光能量的吸收不足，难以满足成本及效率要求。

电子束作为热源也是常用的增材制造方法，例如中国专利2015108143949中提出了一种可实现电子束宽幅扫描的增材制造设备，能有效避免铝及铜等金属对电子束能量的反射，从而提高成型速率，但是电子束作为热源需要严苛的真空环境，对设备和工艺条件要求较高，难以制备完成一些特定的大型结构件，导致原料成本及时间成本均较高。又如中国专利CN201710129920.7中提出了一种铝镁合金结构件的增材制造方法，具有成型设备简单及成型效率较高的特点，但是由于电弧自身稳定性差的劣势，成型过程中电弧的难以控制将会导致熔融沉积层经常出现塌陷等问题，造成金属成型件的质量和精度均较差，难以满足高质量金属零部件的成型要求。

当前，增材制造成型的金属零部件普遍存在致密度低，综合力学性能差等不利特点，后续往往需要进行热处理或热等静压等二次加工处理来保证可实用的综合性能，但这无形中便增加制备成型成本。因此，如何高效且低成本的成型制备出高质量的金属零部件，已成为当前亟需解决的关键性技术问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种连续送丝感应加热复合轧压半固态增材制造方法及装置，本发明制造方法及装置的感应加热热源的能量利用率高，能高效地实现金属零部件的自动化生产，解决现有技术存在的生产效率低、成本较高的问题，同时能保证成型的金属零部件具有成型精度高、综合力学性能优良等优势。

根据本发明目的的第一方面提出一种连续送丝感应加热复合轧压半固态增材制造系统，包括：

连续送丝装置，所述连续送丝装置被设置成沿着设定的路径进行输送丝材；

矫直装置，设置在所述路径上，用于矫直输送的丝材；

感应加热装置，所述感应加热装置包括对矫直后的丝材进行预热的低功率感应线圈机构以及对预热后的丝材进行加热的高功率感应线圈机构；

基板，所述基板位于感应加热装置的下方；

X向直线运动机构，用于驱动所述基板沿着X方向移动；

沿着X向布置的第一支撑机构和第二支撑机构；

其中，所述第一支撑机构设置有第一基座、第一固定块以及固定在第一固定块下方的滚轮，所述第一基座被设置成可沿着Y方向移动，所述第一固定块被设置成可沿着Z方向移动，从而驱动所述滚轮在Y-Z方向移动；