[实用新型]一种用于金属筒体电熔增材制造的冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及增材制造设备领域，尤其涉及一种用于金属筒体电熔增材制造的冷却系统。

背景技术

目前，核电、火电、石化、冶金、船舶等现代重型工业装备正日益向大型化、复杂化、高性能参数和极端条件下高可靠性、长寿命服役方向快速发展，所需低合金高强度钢、耐热合金等关键金属筒体构件尺寸也越来越大、质量要求越来越高。现在主要是采用数百吨级大型钢锭冶炼、铸造和万吨水压机等重型锻造工业装备锻压成形方式来制造金属筒体，并辅以最终机加工，该方法基本能够满足技术质量要求，但此制造工序繁多、生产周期长、材料利用率低，必然会导致构件成本高昂，另一方面，此制造工艺复杂、化学与力学性能控制难度大，也造成质量稳定性差、废品率高、价格居高不下等问题，严重影响着项目建设进度,制约着我国重型装备制造业的发展。

为解决上述问题，国家与企业均寄望重型装备制造业取得重大突破，近年来，熔融沉积快速成形（即电熔增材制造技术）正成为一个重要的发展方向。

其中，金属筒体电熔增材制造的电熔成形方法是采用电弧热、电阻热、电渣热复合而成的高能热源，通过电熔头熔化连续输送的金属原料丝材，在基材上逐层凝固堆积成形制造金属筒体构件，由于电熔增材制造技术具有制造柔性化程度高、成形周期短、材料化学与力学性能优良等优点，已被应用于金属筒体构件的成形，为了攻克金属筒体构件大尺寸和复杂形状成形过程中出现的裂纹和气孔、化学偏析，以及全截面性能要求等难题，需要在金属原料丝材经由输送机构和电熔头送至基材表面熔化之前，根据工艺要求，工件工作表面温度根据不同的材料及工作速度，应控制在100-600℃范围内稳定可调。

可见金属筒体电熔增材工艺目前面临的一个关键工序是如何确保能够稳定控制工作时的温度，并满足越来越高的力学和化学性能的要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种用于金属筒体电熔增材制造的冷却系统，通过水和气实现增材制造的冷却，提高加工工件的化学与力学性能。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于金属筒体电熔增材制造的冷却系统，包括设于基体内部的集成部、沿集成部长度方向依次设置的若干个喷嘴、设于集成部一端的进水部以及设于集成部另一端的进气部；

所述集成部内设有通气总管、连接通气总管与喷嘴的通气支管、以及与喷嘴一一对应连接的若干独立通水道，所述进水部包括入水总管、用于控制入水总管开关的截止阀、用于将入水总管的水分配至独立通水道的分配器、以及设于独立通水道上的水量调节阀，所述进气部包括与通气总管连通的进气管和设于进气管上的气量调节阀。

作为上述方案的改进，还包括用于检测基体不同部位温度的多个温度传感器，当温度传感器检测出的温度值大于设定值时，所述冷却系统工作。

作为上述方案的改进，所述喷嘴的个数等于电熔增材制造使用的电熔头的个数。

作为上述方案的改进，所述喷嘴与电熔增材制造使用的电熔头处于基体的竖向的径向面。

作为上述方案的改进，所述独立通水道的直径范围为5-20mm。

作为上述方案的改进，所述集成部包括铝型材，所述铝型材的中心设有用作通气总管的中空气腔，所述铝型材设有若干个用作独立通水道的水腔，所述铝型材的表面设有用于安装水管的卡位凹槽，所述水管用作独立通水道。

作为上述方案的改进，所述铝型材为80*40或者80*80的标准铝型材。

实施本实用新型的实施例，具有如下有益效果：

1、本实用新型通过水和气作为电熔增材制造的冷却介质，其中水路通过独立的通水管以及与独立通水管一一对应的水量调节阀调节通向喷嘴的水量，气路通过气量调节阀调节通向喷嘴的气量，通向喷嘴的水气通过精确控制，从而实现电熔增材制造温度的精确控制，以使金属筒体电熔增材制造出的工件的物力性能和化学性能得到较好的控制；

2、本实用新型的喷嘴是设于基体内部的，在进行冷却降温的过程中，喷嘴喷出的水气是直接喷向基体的内侧壁，雾化水气通过与基体内壁进行热交换带走大量的热能，并且采用本实用新型的冷却方式不会对基体外表面的电熔增材加工质量产生影响，此时，当加工工件为大尺寸和复杂形状的金属筒体构件时，也不会出现裂纹、气孔以及化学偏析等不良影响，加工出的工件的力学性能和化学性能良好；

3、本实用新型的冷却系统，不需要任何化学液体作为冷却介质，仅用清洁便宜的自来水作为冷却介质，实现节能、环保等优点。

附图说明