[发明专利]高熵合金微滴喷射增材制造装置与方法

权利要求书

1.一种高熵合金微滴喷射增材制造装置，其特征在于，包括熔炼坩埚搅拌器、熔炼坩埚、保温输送管、密封保温箱、微滴喷射装置和三维运动装置，熔炼坩埚固定在支架上，熔炼坩埚搅拌器安装在支架上，保温输送管安装在熔炼坩埚下方，支架固定在密封保温箱上，三维运动装置固定在密封保温箱内，微滴喷射装置安装在三维运动装置上，保温输送管与微滴喷射装置连接；

所述的微滴喷射装置的结构是，由支架板、固定板、摆线凸轮机构、连接柱、弹簧固定板、喷头固定板和喷头组成，支架板通过固定板上的导向槽与固定板连接，摆线凸轮机构固定在固定板上，喷头安装在喷头固定板上，弹簧固定板与喷头固定板固定在连接柱上，连接柱与固定板固定连接；

所述的摆线凸轮机构的结构是：由电机支架、电机轴、凸轮电机、摆线凸轮和凸轮支架组成，摆线凸轮设置在凸轮支架上，凸轮电机安装在电机支架上，电机轴与凸轮电机连接，电机轴通过花键与摆线凸轮固定连接；

所述的喷头由阀杆、弹簧、阀杆导向密封套、盖板、隔热密封垫片、外壳、隔热筒、加热线圈、储料仓、阀座和入料接口组成，弹簧上端固定在弹簧固定板上，下端固定在阀杆上，摆线凸轮的外缘与阀杆的顶部半球接触，同时通过弹簧把阀杆压紧在摆线凸轮上，阀杆导向密封套安装在盖板的孔上，阀杆通过阀杆导向密封套进入储料仓内，盖板、隔热密封垫片、外壳与喷头固定板通过螺栓连接在一起，阀座安装在储料仓底部，加热线圈安装在储料仓周围，隔热筒安装在加热线圈外侧，入料接口安装在外壳外侧，隔热筒、加热线圈、储料仓依次安装在外壳内；

所述的三维运动装置由框架、Z向运动装置、Y向运动装置、X向运动装置和基板组成，Z向运动装置安装在框架的四角，保证Z向运动的平稳，Y向运动装置安装在Z向运动装置之间，X向运动装置安装在Y向运动装置之间，基板安装在X向运动装置上；

Z向运动装置由Z向丝杠电机、Z向丝杠、Z向导向柱一，Z向导向柱二和Z向移动装置组成，Z向导向柱一、Z向导向柱二与Z向丝杠安装在框架上，Z向移动装置安装在Z向导向柱一与Z向导向柱二上，Z向丝杠电机输出轴与Z向丝杆连接，Z向移动装置通过内部丝杠螺母与Z向丝杆连接；

Y向运动装置由Y向电机、Y向同步带、Y向导向柱和Y向移动装置组成，Y向电机安装在Z向移动装置上，Y向导向柱安装在Z向移动装置上，Y向移动装置安装在Y向导向柱上，Y向移动装置与Y向同步带的一边固定，Y向电机带动Y向同步带移动时，带动Y向移动装置在Y向移动；

X向运动装置由X向电机、电机与导轮支架、导轮、X向导向杆和X向同步带组成，电机与导轮支架安装在Y向移动装置上，X向电机与导轮安装在电机与导轮支架上，X向同步带安装在导轮上，基板与X向同步带的一边固定，在X向电机带动X向同步带移动的时，带动基板沿X方向移动。

2.根据权利要求1所述的高熵合金微滴喷射增材制造装置，其特征在于：所述坩埚搅拌器的结构是，包括丝杠电机、丝杠螺母、密封接口、丝杠和搅拌头，丝杠与丝杠电机连接，丝杠螺母与丝杠螺纹连接，密封接口与丝杠固定连接，搅拌头与丝杠下端固定连接。

3.根据权利要求1所述的高熵合金微滴喷射增材制造装置，其特征在于：所述的密封保温箱的结构是：包括箱体、箱体门、加热装置、保护气接口一和保护气接口二，箱体门与箱体转动连接，保护气接口一和保护气接口二位于箱体侧面，加热装置与箱体底部固定连接。

4.根据权利要求3所述的高熵合金微滴喷射增材制造装置，其特征在于：所述加热装置的结构包括电热丝，电热丝安装在支架内，支架固定在箱体底部。

5.根据权利要求1所述的高熵合金微滴喷射增材制造装置，其特征在于：所述支架由电机运动导筒、搅拌器支架和熔炼坩埚支架组成，电机运动导筒固定在搅拌器支架上，搅拌器支架固定在熔炼坩埚支架上。

6.采用如权利要求1所述装置的一种高熵合金微滴喷射增材制造方法，包括如下步骤：

（一）、用三维建模软件建立需要打印的零件模型，保存成STL格式，应用切片软件进行切片，将切片完的数据导入到高熵合金微滴喷射增材制造装置；

（二）、把高熵合金粉末放入到熔炼坩埚中，同时把熔炼坩埚抽成真空，通保护气，进行高温熔炼；

（三）、在成形之前首先向密封保温箱内通入一段时间氩气来除去成形室内的氧气，防止成形中的高熵合金金属液滴与氧气接触之后被氧化，同时对成形室进行加热，提高环境温度，为高熵合金成形提供一个适宜的环境温度，防止快速冷却后产生裂纹缺陷；

（四）、在成形的之前，根据零件模型的切片数据，通过三维运动装置的Z向运动装置、Y向运动装置、X向运动装置，控制基板运动到初始位置；

（五）、增大熔炼坩埚内的气压，推动熔炼坩埚内的高熵合金溶液进入喷头的储料仓内，此时，摆线凸轮电机转动，带动摆线式凸轮转动，带动阀杆上下移动，每一次行程实现一颗微滴的喷射，同时通过Y向运动装置、X向运动装置，控制基板根据零件模型切片轮廓数据在X、Y平面内运动，实现微滴喷射成形，打印完一层后，摆线凸轮电机停止转动，通过Z轴运动装置，使基板向下移动一个层厚的距离，根据零件模型的下一层轮廓信息，控制基板和喷头打印零件模型的下一层；

（六）、零件微滴喷射成形结束之后，缓慢降低成形室温度，零件温度逐渐降低至室温后，打开成形室，取出零件。