[发明专利]一种金属3D打印冷却装置和金属3D打印方法

说明书

本发明提供了一种金属3D打印冷却装置和金属3D打印方法，涉及冷却设备领域。该金属3D打印冷却装置包括冷却平台和多根水冷管，多根水冷管间隔布置于冷却平台的上表面。本申请通过在冷却平台的上表面直接布置多个水冷管，金属熔体在冲击至冷却平台时从多个水冷管的间隙穿过并在冷却平台上表面迅速铺展，随着熔体不断下落，水冷管逐渐被熔体覆盖包裹住，水冷管的外壁与已经凝固的铸锭直接紧密接触，不形成宏观尺度的气隙，只可能形成微观尺度可以忽略不计的气隙，此时无论铸锭和上冷却平板发生多大的热变形，水冷管始终被铸锭包裹，形成紧密接触的表面，从而大大减少了界面热阻，极大的缩短了冷却时间，有利于提升铸锭的力学性能。

技术领域

本发明涉及冷却设备领域，具体而言，涉及一种金属3D打印冷却装置和金属3D打印方法。

背景技术

现有金属3D打印水冷平台主要由底部水冷腔和上部冷却平板两部分构成，上部冷却平板为承托打印铸锭的重量，抵抗热变形以及传递铸锭散发的热量给底部的冷却水带走，采用6061铝板加强筋结构。结构示意图如1所示。

现有金属3D打印水冷平台主要缺点在于散热能力不足，通过监控打印过程中的冷却平台进水温度和出水温度，二者温差仅仅为10℃左右。铸锭散热到室温的时间往往长达5小时以上。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种金属3D打印冷却装置和金属3D打印方法，其能够缩短冷却时间，提升铸锭的力学性能。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种金属3D打印冷却装置，其包括冷却平台和多根水冷管，多根所述水冷管间隔布置于所述冷却平台的上表面。

在可选的实施方式中，所述金属3D打印冷却装置还包括分水器，所述分水器为两个且连接至多根所述水冷管的两端，所述分水器位于所述冷却平台的两侧外部；

优选地，所述分水器与多根所述水冷管可拆卸连接。

在可选的实施方式中，多根所述水冷管之间的管间距为25-35mm。

在可选的实施方式中，所述冷却平台包括水冷腔、冷却平板、进水口和出水口，所述冷却平板盖设于所述水冷腔的上表面，所述进水口和所述出水口均与所述水冷腔连通，所述水冷管布置于所述冷却平板的上表面。

在可选的实施方式中，所述出水口设置于所述冷却平板的侧壁上，所述出水口的位置高于所述冷却平板的下表面。

在可选的实施方式中，所述出水口设置于所述水冷腔的侧壁，所述冷却平板的底部设置有水位提升槽，所述冷却腔内设置有水坝，所述水坝的顶部高于所述冷却平板的下表面且位于所述水位提升槽内。

在可选的实施方式中，所述冷却平板的底部设置有加强筋。

在可选的实施方式中，所述水冷腔和所述水冷管采用相互独立的冷却水进行冷却。

第二方面，本发明提供一种金属3D打印方法，其包括：将金属熔体经喷头冲击至如前述实施方式任一项所述的金属3D打印冷却装置上，所述金属熔体穿过多根所述水冷管之间的间隙并铺展于所述冷却平台上表面，随着所述金属熔体不断下落，所述水冷管逐渐被所述金属熔体覆盖并包裹住，所述金属熔体持续冲击直至铸锭打印完成。

在可选的实施方式中，所述金属3D打印方法还包括将包裹有所述水冷管的所述铸锭取下并对所述铸锭包裹有所述水冷管的部分进行切割。

本发明实施例的有益效果包括，例如：