[发明专利]基于感应加热补偿高性能合金钢固相增材成形装置与工艺

权利要求书

1.基于感应加热补偿的固相增材成形装置，其特征在于：包括旋转主轴、增材成形工具头、感应加热线圈、固定冷却外壳；旋转主轴和增材成形工具头的轴线处设有送料通道，增材成形工具头固定在旋转主轴的通道出口端；感应加热线圈套设在增材成形工具头外侧，增材成形工具头由耐高温金属基材料制成；固定冷却外壳套设于旋转主轴外部，两者之间形成冷却流体空腔，固定冷却外壳上设有与空腔连通的冷却流体进口和出口；

旋转主轴与固定冷却外壳之间设有密封圈，密封圈包括上密封圈和下密封圈，上密封圈位于冷却流体空腔上方，下密封圈位于冷却流体空腔下方；

旋转主轴与固定冷却外壳之间设有上隔离轴承和下隔离轴承，上隔离轴承由安装在固定冷却外壳顶端的上密封端盖压紧，下隔离轴承由安装在固定冷却外壳底端的下密封端盖压紧。

2.根据权利要求1所述的基于感应加热补偿的固相增材成形装置，其特征在于：冷却流体进口位于冷却流体空腔底部，出口位于空腔顶部。

3.根据权利要求2所述的基于感应加热补偿的固相增材成形装置，其特征在于：旋转主轴外侧位于冷却流体空腔内的部位，设有散热肋板。

4.根据权利要求1所述的基于感应加热补偿的固相增材成形装置，其特征在于：旋转主轴为阶梯轴，上隔离轴承的内圈套设在中间阶梯上，内圈顶端由上阶梯抵紧，内圈下端由安装于下阶梯上的轴承锁紧螺母压紧。

5.高性能合金钢固相增材成形工艺，其特征在于，利用权利要求1-4任意一项所述的基于感应加热补偿的固相增材成形装置，实施如下工艺步骤：

①选用高性能合金钢粉末作为增材原材料；

②增材成形工具头下端面与成形基板接触形成密闭腔，高性能合金钢粉末原材料在送料压力的作用下从送料通道送至增材成形工具头部位，并在增材成形工具头内部形成高压；

③冷却流体进口和出口与冷却系统连通形成冷却循环回路，启动冷却系统，调节冷却水压；

④感应加热线圈由感应加热设备控制，启动感应加热设备，调节设备功率参数，使增材成形工具头及内部高性能合金钢粉末升温至成形温度；

⑤调节增材成形工具头下端面位置，使其与成形基板形成设定间隙；

⑥在保持送料压力的同时启动旋转，调节转速和送料压力至设定值；

⑦启动横向运动，增材成形工具头以设定速率横向移动，加热至成形温度的高性能合金钢粉末在送料压力载荷作用下以一定速率由增材成形工具头挤出；

⑧实现第一层固相层增材成形之后，按设定高度提升增材成形工具头下端面位置，按照步骤②-⑦开始新一层固相层增材成形，直到增材成形完成整个零部件。