[发明专利]一种具有温控功能的增材制造装置

说明书

本发明公开了一种具有温控功能的增材制造装置，该装置包括：加工头和工作平台，其中加工头由熔覆头和数个冷却喷枪组成。冷却喷枪相互独立，用以提高已加工区域的降温效果，提高熔池的冷却速率。工作平台从上到下包括降温层、加热层和隔热层，降温层设有热电偶，能实时反馈工作平台加热和降温时的温度。工作平台的降温和加热功能可以影响熔池的凝固过程，一方面和冷却喷头配合，可为非晶材料的凝固提供较高的冷却速率，另一方面也能减少一般金属增材过程中产生的残余应力，从而改善加工件的性能。本发明特别适用于对需要高冷却速率或受残余应力影响较大的材料的增材制造。

技术领域

本发明涉及激光加工领域，特别涉及一种具有温控功能的增材制造装置。

背景技术

增材制造是依据三维模型数据将材料连接制作成物体的过程，该技术具有柔性高、无模具、周期短、不受零件结构和材料限制等一系列优点，广泛应用于航天航空、汽车、电子、医疗、军工等领域，呈现出良好的发展势头和潜力。

而对于增材过程中需要极高冷却速率的非晶材料，产生晶化现象难以避免，尤其在具有较大的激光光斑的增材制造过程中，冷却速率会随着层高逐渐降低，产生晶化更加明显，严重限制非晶的加工尺寸。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种具有温控功能的增材制造装置，减少非晶材料增材过程中的晶化现象。

技术方案：本发明所述的一种具有温控功能的增材制造装置，包括加工头和工作平台；加工头包括熔覆头和冷却喷枪，熔覆头设置有多个关于熔覆头圆周分布的冷却喷枪；冷却喷枪通过单向阀连接有冷却介质的输入管路；冷却喷枪相互独立，可根据需要控制单个喷枪的工作状态，包括开闭状态和喷射流量，以提高对已加工区域的降温效果，同时又避免增加对熔池的扰动。

进一步的，工作平台包括降温层，降温层两端之间设置有多个间隔均匀的分管路，分管路两端对应通过分流阀连接冷却介质的主管路，冷却介质由分管路一端的主管路经分流阀流入分管路以对降温层降温，再通过分管路另一端的分流阀集中流入该端的主管路中。

进一步的，降温层靠近冷却介质进出口分管路的位置对应设有热电偶，热电偶用于检测分管路两端的温度差。

进一步的，还包括加热层，加热层设置于工作台的降温层下方；加热层内嵌绝缘电阻丝，用于实现工作平台的加热功能，通过热电偶的温度反馈，实现工作平台的温度控制。

进一步的，还包括隔热层，隔热层设置于工作台的加热层下方；隔热层降低加热层将热量传递给和工作台配合的平台，造成平台因过热产生危害。

有益效果：本发明与现有技术相比：本发明的优点在于：

(1)熔覆头四周均布冷却喷枪，可极大地提高已加工区域的冷却速率，实现非晶材料的增材制造，降低晶化的可能性，再结合工作平台的冷却功能，通过输送冷却介质，进一步的突破现有的非晶尺寸限制；

(2)工作平台冷却介质经过分流阀均匀流经分管路，通过降温层中的热电偶温差信息反馈，继而调节流速，实现工作平台均匀性降温；

(3)工作平台设有加热层，可进行增材过程中的加热处理，减少残余应力，减少裂纹的蔓延，提高成型质量。

附图说明

图1是本发明装置的主视图；

图2是冷却喷枪分布的俯视图；

图3是降温层内部冷却介质分流图；

图4是分流阀剖视图；

图5是加热层内部绝缘电阻丝布局图。

具体实施方式

实施例1：