[实用新型]增材制造打印系统用的锤压装置、锤头及增材制造打印系统

说明书

本发明涉及增材制造技术领域，具体而言涉及增材制造打印系统用的锤压装置、锤头及增材制造打印系统，包括：用于在基板上打印形成鱼鳞状熔覆层的熔覆部件；耦合到所述熔覆部件并与熔覆部件保持一个凝固间距的锤头，锤头被设置成可上下运动，以对基板上成型的鱼鳞状熔覆层锤压；凝固间距被定义为覆熔部件与刚凝固的最邻近的鱼鳞纹之间的间距；锤头下端的锤压面被设置成与熔覆层上鱼鳞纹形状相仿的弧形形态。针对熔覆层鱼鳞纹形状，通过调节锤击频率配合半圆弧式锤头，有效的对熔覆层进行锤击，提高熔覆层表面平整度，且降低熔覆层内部气孔率，提高打印件的力学性能。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体而言涉及增材制造打印系统用的锤压装置、锤头及增材制造打印系统。

背景技术

金属增材制造技术按热源类型可分为3类，分别为激光、电子束和电弧增材制造。激光、电子束为热源的粉基金属增材制造技术是通过不断熔化或烧结金属粉来连续逐层制备复杂结构零部件，现已应用于航空航天、国防军工、能源动力等高精尖技术领域部分关键零部件，但由于其原材料、热源特点，金属粉基激光、电子束增材制造技术在成形某些特定结构或特定成分构件时受到一定限制而无法实现或即使可以成形，其原材料、时间成本很高，具有诸多不足之处：(1)对于激光热源，其成形速率慢、铝合金对激光的吸收率低等；(2)对于电子束热源，真空炉体尺寸对构件体积的限制；(3)粉基金属原材料制备成本较高、易受污染、利用率低等均增加了原料成本。

基于上述原因，现有的技术成形大尺寸复杂结构件时表现出一定的局限性，为了应对大型化、整体化航天结构件的增材制造需求，基于堆焊技术发展起来的低成本、高效率电弧增材制造技术受到部分学者关注。电弧增材制造技术以电弧为载能束，采用逐层堆焊的方式制造金属实体构件，成形零件由全焊缝构成，化学成分均匀、致密度高，开放的成形环境对成形件尺寸无限制，成形速率可达几kg/h，但电弧增材制造的零件表面波动较大，成形件表面质量较低，一般需要二次表面机加工。

目前，电弧增材制造的压力装置为大型辊轮机，在打印过程结束后通过辊轮在熔覆层上进行辊压，此方法对复杂型结构无法实现，且辊压精度较差，不能与熔覆层进行良好贴合，极易造成熔覆层压偏、压裂的现象，因此，出现了锤压的方案，但现有技术中的锤压机构只是对熔覆层表面单纯的敲打，具体锤压效果不明显。

现有技术文献：

专利文献1：CN108340047A一种锤击强化电弧增材制造铝镁合金结构件的方法

专利文献2：CN108176913A电磁场与受迫加工复合辅助的电弧增材制造方法与设备

发明内容

本发明目的在于提供增材制造打印系统用的锤压装置及增材制造打印系统，能在熔覆层刚刚凝固后，使用与鱼鳞纹仿形的弧形锤头针对性的对鱼鳞纹进行锤压，将熔覆层中的气孔压出，并保持锤压后的熔覆层表面平整，提高打印件成形效果及其力学性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种增材制造打印系统，包括：

用于在基板上打印形成鱼鳞状熔覆层的熔覆部件；

耦合到所述熔覆部件并与熔覆部件保持一个凝固间距的锤头，所述锤头被设置成可被驱动而沿着垂直于所述基板平面的方向上下运动，以对基板上成型的鱼鳞状熔覆层进行锤压；所述凝固间距被定义为覆熔部件与刚凝固的最邻近的鱼鳞纹之间的间距；

其中，锤头下端的锤压面被设置成与熔覆层上鱼鳞纹形状相仿的弧形形态。

优选地，所述熔覆部件为支持同轴送丝或者旁轴送丝打印的电弧焊枪，或者为高频线圈送丝熔覆部件。

优选地，所述熔覆部件和锤头均耦合到同一机床，或者机械手上。

优选地，所述打印系统还包括驱动装置，用于驱动所述锤头运动以改变锤头相对于熔覆部件的角度位置和/或相对距离。