[发明专利]金属薄壁形件的增材制造装置及方法

说明书

本发明公开了一种金属薄壁形件的增材制造装置及方法，其中金属薄壁形件的增材制造装置包括喷射系统、工作室、设置在工作室内的基板和能够带动基板按照预设路线运动的运动组件，所述基板上方设置有用于凝固喷射系统喷射出熔体的凝固区，所述凝固区的一侧设置有冷却壁、另一侧设置有挡片。本申请采用连续的金属液流直接进行工件打印，既可以得到较好的内部组织，又可以得到较高的制备效率，具有较好的技术发展前景。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体而言，涉及金属薄壁形件的增材制造装置及方法。

背景技术

金属薄壁形件的加工是工业上较为成熟的技术，通过铸造及压力加工方式均可实现。但是，对于熔体流动性较差且塑性较低的合金，传统方式难以获得优质金属薄壁形工件。增材制造是解决上述问题的重要思路。已公开的增材制造方法中，进行增材的原料可以是粉体、丝材以及液态金属，其中采用液态金属进行增材制造是成本最低、制备效率最高的成型方式。

由于液态金属的流动能力较强，不易制备具有一定尺寸精度的工件。大量的相关技术是用来制造高品质铸锭。如申请号为CN201811363977.4的专利公开了一种阵列喷射式大尺寸全等轴晶铝合金锭增材制造装备及方法，申请号为CN201910513420.2的专利公开了一种熔体微区冲击式全等轴晶铸锭的制备装置及方法。上述专利技术均采用连续的金属液柱进行打印，所制备的铸锭内部组织致密，晶粒细小且宏观偏析较小。对于金属工件，多采用金属微滴打印实现，如申请号为CN201310713252.4的专利公开了一种金属微滴轨道控向三维打印成形装置及方法。采用金属微滴进行增材制造，其优势是工件的复杂程度可以有较大提升，但是依然存在制备效率较低、工件致密度低的问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供金属薄壁形件的增材制造装置及方法，在提高金属薄壁形工件性能的同时，保证生产效率。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种金属薄壁形件的增材制造装置，包括喷射系统、工作室、设置在工作室内的基板和能够带动基板按照预设路线运动的运动组件，所述基板上方设置有用于凝固喷射系统喷射出熔体的凝固区，所述凝固区的一侧设置有冷却壁、另一侧设置有挡片。

在可选的实施方式中，所述冷却壁固定在基板上，所述冷却壁的形状与待制造薄壁形件的形状相适配；

优选地，所述冷却壁呈柱形；

优选地，所述冷却壁内设置有用于换热介质流动的换热通道。

在可选的实施方式中，所述挡片与所在处待制造薄壁形件相切设置；

优选地，所述挡片有两个以上，且两个以上挡片沿待制造薄壁形件运动的反方向依次设置。

在可选的实施方式中，所述运动组件包括带动基板在水平面上运动的平动组件和带动基板在竖直方向上移动的推拉组件；

优选的，所述运动组件包括下拉旋转机构。

在可选的实施方式中，还包括用于对基板的移动路径进行限定的限位组件；

优选地，所述限位组件和基板之间设置有内衬；

优选地，所述基片为圆盘形，所述限位组件为套设在基板上且与基板同轴设置的套筒；

优选地，所述挡片设置在套筒上方，且所述挡片与套筒轴线的最小距离小于套筒的内径。

在可选的实施方式中，所述基板上设置有定位销；

优选地，所述定位销包括用于对冷却壁进行限位的第一定位销和/或用于对待制造薄壁形件进行限位的第二定位稍。

在可选的实施方式中，所述工作室上连接有抽真空系统和保护气填充系统。