[发明专利]一种用于激光熔化沉积成形的超声原位加载装置

说明书

一种用于激光熔化沉积成形的超声原位加载装置，涉及一种用于激光熔化沉积成形的超声原位加载装置。目的是解决现有激光熔化沉积设备成形过程中易产生定向凝固组织的问题。装置由基板、控温板、风冷仓、水冷仓、固定基座和超声振子构成。本发明装置在激光熔化沉积成形过程中产生高频超声场，实现成形制品组织的均匀化与晶粒细化，提高激光熔化沉积制品的强度。同时，本发明通过在基板下方设置有可调节温度的控温板，实现了基板温度的可调节。本发明适用于激光熔化沉积成形。

技术领域

本发明涉及金属激光熔化沉积成形设备技术领域，具体涉及一种用于激光熔化沉积成形的超声原位加载装置。

背景技术

随着绿色可持续发展理念的不断深入，3D打印技术以其特有的增材成形方式，极大地减少了原料的浪费，成为一种极具发展前景的先进制造技术。激光熔化沉积技术作为3D打印技术在金属领域的一个重要发展方向，采用激光同轴送粉的工作方式，在电脑控制下，逐道、逐层实现金属制品的成形。在激光熔化沉积设备工作过程中，金属粉末与保护气同步从激光熔化沉积设备的喷嘴喷射而出，金属粉末在保护气氛围下进行熔化与凝固。采用现有激光熔化沉积设备成形的金属零件内部存在大量呈定向排布的长条状晶体组织，导致零件在垂直于定向组织方向受力时存在明显脆性。

发明内容

本发明为了解决现有激光熔化沉积设备成形过程中易产生定向凝固组织的问题，提出一种用于激光熔化沉积成形的超声原位加载装置。

本发明用于激光熔化沉积成形的超声原位加载装置由基板、控温板、风冷仓、水冷仓、固定基座和超声振子构成；

基板设置在控温板的上表面且通过螺栓固定连接；风冷仓设置在控温板下方，风冷仓的底板为固定基座，风冷仓的侧壁开有通风口，通风口内设置有风扇；水冷仓设置在风冷仓内，水冷仓的底板与风冷仓的内壁固接；水冷仓的顶板上设置有多个通孔，每个通孔下方的水冷仓的底板上设置有安装孔，风冷仓中设置有数个超声振子，超声振子下端为超声波换能器，上端为与超声波换能器固接的变幅杆，变幅杆上端部为螺纹杆；变幅杆中部设置有环形凸缘；变幅杆依次穿过水冷仓的底板的安装孔、水冷仓顶板的通孔和风冷仓的顶板上设置的阶梯孔，变幅杆上端部的螺纹杆旋入至控温板的下表面，变幅杆设置在水冷仓内，超声波换能器设置在风冷仓内，水冷仓的底板上设置的安装孔与超声振子之间设置有密封组件，超声振子的环形凸缘设置在风冷仓的顶板上设置的阶梯孔内；

所述密封组件由橡胶套、压板和密封胶带构成，压板为环形，水冷仓的底板上表面安装孔的周围设置有环形的防漏凹槽，橡胶套套设在变幅杆下部，橡胶套的上部设置在防漏凹槽内且通过压板和螺栓固定；橡胶套的下部与变幅杆通过密封胶带缠绕密封；

控温板为中空平板，控温板内设置有制冷液循环管和电阻丝，制冷液循环管和电阻丝均呈蛇形排布在控温板内；制冷液循环管的进液端与制冷液箱的出液口连接，制冷液循环管的出液端与制冷液箱的进液口连接；控温板上表面设置有多个控温板温度传感器；控温板外部设置有控温板温度控制器，控温板温度控制器设置在控温板控制箱内；电阻丝的两端分别与电源的两极连接，电阻丝的一端设置有控制开关；水冷仓上设置有冷却水进水管和冷却水回水管，冷却水进水管和冷却水回水管分别与冷却水箱的进水口和出水口连接。

本发明原理及有益效果为：

1、本发明装置中，超声振子安装在控温板下方，超声波换能器能够产生超声振动，变幅杆能够增大超声波振幅，超声振子的变幅杆浸泡在水冷仓内，超声振子的超声波换能器处于风冷仓中，如此设置能够防止来自基板的热量和超声波换能器自身产热导致超声波换能器损坏，提高了使用效果，延长了使用寿命。

2、本发明在激光熔化沉积成形过程中，超声振子在基板表面产生高频超声场，超声波被原位加载到激光熔化沉积过程中，超声波的高频率振动在熔池内部产生声压场，加速激光熔化沉积过程中熔池内部熔质流动，并破碎凝固枝晶，搅拌熔质，实现成形制品组织的均匀化与晶粒细化，提高激光熔化沉积制品的强度。