[发明专利]一种带有积木式水冷增材模块的点阵增材装置及一种增材方法

说明书

本发明提供一种带有积木式水冷增材模块的点阵增材装置及一种增材方法，包括点阵增材平台、积木式水冷增材模块、基板等；所述点阵增材平台被划分为若干个点阵增材区域，可安装对应的积木式水冷增材模块，且内部设有冷却水道与点阵增材平台内的水道连通，且根据采集的温度、压力数据实时调控冷却水流量。采用本发明的装置及方法可以节约基板材料，可以对点阵增材区域独立水冷，且能够有效隔断温度、应力传递至相邻增材区域，避免了增材过程热力累积导致基板变形过大且难以控制等问题。

技术领域

本发明属于增材制造专用平台领域，特别涉及一种带有积木式水冷增材模块的点阵增材装置及一种增材方法。

背景技术

金属增材制造技术是用激光束、电子束、电弧等作为热源，通过熔化粉材或丝材逐层堆焊制造零件。根据所采用的能源和成形材料的不同，金属增材制造主要包括激光选区熔化、电子束选区熔化、电子束熔丝沉积成形，电弧增材等。

在增材制造的过程中，都是采用一整块基板，用工装夹具固定增材，但其有着构件散热条件差，热积累复杂严重，导致构件应力较大，使基板易变形让增材路径点位有误差，成形难以控制等问题，具体包括：1、大型构件与基板直接接触的面积有限，使用一块完整的大型基板，增加物料成本，特别是在大型构件和如钛合金等金属的增材中；2、传统的基板为整块基板，受增材热累积作用，基板内部应力增加、变形严重，导致增材枪喷头至沉积层各处高度差异较大，易出现气孔、空穴、成形不良等缺陷或装置碰撞等问题，严重影响增材质量；3、基板安装时需进行打孔固定，打孔位置不可与构件增材路径冲突避免影响增材，拆卸时，受到基板变形影响，基板容易被固定锁死，拆卸困难且麻烦；4、增材支撑面被固定为基板平面，在增材复杂构件时，平面基板无法为复杂构件上部凸出结构提供支撑，导致无法增材或易产生缺陷。

目前关于增材平台装置的研究报道较少，发明专利CN202010784520.1公开了一种自循环式水冷焊接平台，采用锡焊将表面与带有内置水冷散热管的平台基体连接，属于焊接专用水冷平台，其水冷效果和抗变形能力一般，若用作增材平台，易使表面与基体出现开裂问题。为此，本发明提出了一种带有积木式水冷增材模块的点阵增材装置及一种增材方法，可以节约基板材料，可以对点阵增材区域独立水冷，且能够有效隔断温度、应力传递至相邻增材区域，避免了增材过程热力累积导致基板变形过大且难以控制等问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种带有积木式水冷增材模块的点阵增材装置及一种增材方法，具体技术方案包括：

一种带有积木式水冷增材模块的点阵增材装置及一种增材方法，包括点阵增材平台、积木式水冷增材模块、基板等；所述点阵增材平台被划分为若干个点阵增材区域，在点阵增材区域中心位置设有连接榫槽，其内侧壁设有活动插销，由外置电机驱动丝杆及丝杆螺母实现活动插销弹出与收回；所述点阵增材平台上处于同一行的点阵增材区域内设置一条贯穿整个增材平台的第一水道，并外接流量电磁阀和循环水泵；在每个点阵增材区域内设置两条竖向的第二水道，其下端与第一水道相连通。所述积木式水冷增材模块包括散热内芯、高强连接套、连接榫和卡扣；所述的高强连接套内部嵌有散热内芯且构成交织结构，且底部设有连接榫，可与活动插销配合完成积木式水冷增材模块的安装固定和拆卸。所述积木式水冷增材模块内部设有冷却水道，底部设置进出水接口，分别对应连结点阵增材区域内的两个第二水道。所述的卡扣可将基板与积木式水冷增材模块固定连接。

交织结构是指相互嵌套、贴合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述点阵增材平台上的点阵增材区域数量为N(行)×M(列)，N为5～2000，M为5～2000。

作为上述技术方案的进一步改进，所述积木式水冷增材模块的散热内芯一般采用铜、铝、铜合金或铝合金等散热系数较高的材料；所述积木式水冷增材模块的高强连接套一般采用高强钢等高强材料。所述高强连接套与散热内芯设计成交织结构，散热内芯嵌入高强连接套内，既实现快速散热，也保证了积木式水冷模块与基板的刚性固定。