CN107520447A - 一种金属增材制造装置及方法 - Google Patents
一种金属增材制造装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107520447A CN107520447A CN201710752167.7A CN201710752167A CN107520447A CN 107520447 A CN107520447 A CN 107520447A CN 201710752167 A CN201710752167 A CN 201710752167A CN 107520447 A CN107520447 A CN 107520447A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- feed bin
- metal
- material manufacturing
- induction coil
- increasing material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 91
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 91
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 14
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/115—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by spraying molten metal, i.e. spray sintering, spray casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
- B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属增材制造装置,包括料仓、电磁加热装置和电磁感应线圈,所述料仓上端开有金属原料入口,所述料仓下端开有喷口,所述电磁加热装置靠近所述料仓设置,所述电磁感应线圈缠绕在所述料仓下部并靠近所述喷口设置,所述电磁加热装置位于所述电磁感应线圈上方。本发明还公开了一种金属增材制造方法,包括将金属原料从金属原料入口放入料仓;电磁加热装置对金属原料进行加热,使金属原料熔化为金属熔液;通过缠绕在料仓下部的电磁感应线圈控制金属熔液在料仓喷口处的流速。采用本发明的装置和方法,可以提高设备效率,降低大型和超大型工件的加工成本,降低设备成本,实现金属增材制造的普及。
Description
技术领域
本发明属于金属增材制造技术领域,具体涉及一种金属增材制造方法,还涉及了一种用于该方法的金属增材制造装置。
背景技术
增材制造技术,是指通过逐层增加材料的方式将数字模型制造成三维实体物件的过程,其基本特征是分层制造。金属增材制造,在金属加工成型中具有重大意义,可以大幅提高加工效率,节约材料和时间。常用的金属增材技术主要包括:粉床分层成形、电弧熔丝沉积成形和激光直接沉积增材成形。粉床分层成形,是以激光或电子束对金属粉末进行加热熔接,层叠成形。电弧熔丝沉积成形,是以电弧熔焊的方式进行金属堆叠成形。激光直接沉积增材成形,是以激光对工件表面加热熔化并加以粉末喷射堆积成形。
激光直接沉积增材成形受激光器的限制,电弧熔丝沉积成形受电子束和电弧功率的限制,成型速度慢,大功率电弧难以控制成形精度,不适合大型工件的制造。粉床分层成形粉末间存在空隙,影响工件强度。激光直接沉积增材成形金属粉末需要气体推动,制造设备成本高难于推广。而且,现有技术中的增材制造装置通常采用电磁阀等进行送料控制,控制不方便,结构较复杂。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处,本发明的目的是提供一种加工效率更高,适合大型工件的制造,送料控制方便,结构简单,且加工成本低的金属增材制造装置及方法。
为解决上述技术问题,本发明提供的金属增材制造装置,包括料仓、电磁加热装置和电磁感应线圈,所述料仓上端开有金属原料入口,所述料仓下端开有喷口,所述电磁加热装置靠近所述料仓设置,所述电磁感应线圈缠绕在所述料仓下部并靠近所述喷口设置,所述电磁加热装置位于所述电磁感应线圈上方。
可选的,所述料仓为非金属耐热腔体。
进一步的,所述料仓下部内凹,所述电磁感应线圈缠绕在所述料仓下部的内凹处。
进一步的,所述电磁感应线圈由多个线圈复合组成。
可选的,所述电磁加热装置安装于所述料仓周边。
可选的,所述电磁感应线圈下设有工件表面加热器,所述工件表面加热器安装在所述料仓上并靠近所述喷口设置。
可选的,所述料仓下方设有工作台。
本发明还提供一种金属增材制造方法,包括如下步骤:
将金属原料从金属原料入口放入料仓;
电磁加热装置对金属原料进行加热,使金属原料熔化为金属熔液;
通过缠绕在料仓下部的电磁感应线圈控制金属熔液在料仓喷口处的流速。
本发明的有益效果在于:
1、本发明的金属增材制造装置,采用电磁加热装置产生电磁感应或电磁辐射对金属原料进行加热,采用电磁感应线圈产生的电磁力或电动力对金属熔液进行挤出控制,可以提高加工效率,降低大型和超大型工件的加工成本,降低设备成本,实现金属增材制造的普及,该装置还可以根据材料或工艺需求,选择在空气,惰性气体保护或真空中应用。
2、本发明的金属增材制造方法,采用电磁加热装置产生电磁感应或电磁辐射对金属原料进行加热熔化,可以大幅度增加应用本方法的设备的功率,提高生产效率。
3、本发明的金属增材制造方法,采用电磁感应线圈产生电磁力或电动力控制金属熔液的流速,电磁力直接作用在金属熔液上,便于控制金属熔液的喷出。
附图说明
图1为一种金属增材制造装置的示意图。
其中,1、料仓;2、电磁加热装置;3、电磁感应线圈;4、工件表面加热器;5、金属原材料;6、金属熔液;7、加工工件;8、工作台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参考图1,本实施例的金属增材制造装置,包括料仓1、电磁加热装置2和电磁感应线圈3,所述料仓1上端开有金属原料入口,所述料仓1下端开有喷口,所述电磁加热装置2靠近所述料仓1设置,所述电磁感应线圈3缠绕在所述料仓1下部并靠近所述喷口设置,所述电磁加热装置2位于所述电磁感应线圈3上方。采用电磁加热装置2进行加热,使金属原料5熔化为金属熔液6,可以提高设备功率,以提高设备的加工效率。以电磁感应线圈3对金属熔液6进行控制,可以产生向上或向下的电动力作用在金属熔液6上,使金属熔液6喷出或停止喷射,进而可以实现对金属熔液6喷出量的控制。
在本实施例中,所述料仓1为非金属耐热腔体,可以耐高温,由此可作为高温金属熔液6的良好载体。其中,所述料仓1下部内凹,所述电磁感应线圈3缠绕在所述料仓1下部的内凹处,由此可减小料仓1截面的金属熔液6的流量,便于电磁感应线圈3对金属熔液6的控制。此外,所述电磁感应线圈3由多个线圈复合组成,可以进一步加强对金属熔液6的流速的控制。另外,所述电磁加热装置2安装于所述料仓1周边,可以节省设备空间,便于实现设备一体化。
在本实施例中,所述电磁感应线圈3下设有工件表面加热器4,所述工件表面加热器4安装在所述料仓1上并靠近所述喷口设置,可以对加工工件7进行预热,实现金属熔液6与加工工件7的良好接合,保证成形质量。另外,所述料仓1下方设有工作台8,便于安放加工工件7。
本实施例的金属增材制造方法,包括如下步骤:
(1)将金属原料从金属原料入口放入料仓;
(2)电磁加热装置对金属原料进行加热,使金属原料熔化为金属熔液;
(3)通过缠绕在料仓下部的电磁感应线圈控制金属熔液在料仓喷口处的流速。
步骤(1)通过料仓上开一个金属原料送料口,将金属原料从金属原料入口放入料仓,可实现原料及时补给,提高生产效率;步骤(2)通过电磁加热装置对金属原料进行加热,可以通过大幅度增加应用本方法的设备的功率,提高生产效率,降低大型和超大型工件的加工成本,降低设备成本,实现金属增材制造的普及,应用本方法的设备还可以根据材料或工艺需求,选择在空气,惰性气体保护或真空中应用;步骤(3)通过电磁感应线圈产生向上或向下的电动力作用在金属熔液上,使金属熔液喷出或停止喷射,便于金属熔液的送料控制,提高成形效率,还可以简化应用本方法的装置的结构,实现金属增材制造普及化。
综上,通过电磁加热装置2产生电磁感应或电磁辐射加热金属原料5,可以大幅度增加设备功率,由此可提高生产效率,采用电磁感应线圈3产生向上或向下的电动力作用在金属熔液6上,使金属熔液6喷出或停止喷射,便于金属熔液6的送料控制,提高成形效率,本发明的金属增材制造装置降低了设备的制造成本和生产成本,实现金属增材制造的普及。制造装置还可以根据材料或工艺需求,选择在空气,惰性气体保护或真空中应用。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种金属增材制造装置,其特征在于,包括料仓、电磁加热装置和电磁感应线圈,所述料仓上端开有金属原料入口,所述料仓下端开有喷口,所述电磁加热装置靠近所述料仓设置,所述电磁感应线圈缠绕在所述料仓下部并靠近所述喷口设置,所述电磁加热装置位于所述电磁感应线圈上方。
2.如权利要求1所述的金属增材制造装置,其特征在于,所述料仓为非金属耐热腔体。
3.如权利要求1所述的金属增材制造装置,其特征在于,所述料仓下部内凹,所述电磁感应线圈缠绕在所述料仓下部的内凹处。
4.如权利要求1所述的金属增材制造装置,其特征在于,所述电磁感应线圈由多个线圈复合组成。
5.如权利要求1所述的金属增材制造装置,其特征在于,所述电磁加热装置安装于所述料仓周边。
6.如权利要求1至5任一项所述的金属增材制造装置,其特征在于,所述电磁感应线圈下设有工件表面加热器,所述工件表面加热器安装在所述料仓上并靠近所述喷口设置。
7.如权利要求1至5任一项所述的金属增材制造装置,其特征在于,所述料仓下方设有工作台。
8.一种金属增材制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
将金属原料从金属原料入口放入料仓;
电磁加热装置对金属原料进行加热,使金属原料熔化为金属熔液;
通过缠绕在料仓下部的电磁感应线圈控制金属熔液在料仓喷口处的流速。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710752167.7A CN107520447A (zh) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | 一种金属增材制造装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710752167.7A CN107520447A (zh) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | 一种金属增材制造装置及方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107520447A true CN107520447A (zh) | 2017-12-29 |
Family
ID=60682430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710752167.7A Pending CN107520447A (zh) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | 一种金属增材制造装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107520447A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115780825A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-03-14 | 北京航空航天大学宁波创新研究院 | 金属微滴增材制造装置 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103395973A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-20 | 蚌埠玻璃工业设计研究院 | 一种基于3d打印技术的玻璃高温熔化熔体成型喷头 |
CN104338933A (zh) * | 2014-09-29 | 2015-02-11 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种用于金属熔融挤出成型的3d打印头 |
CN105312572A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-10 | 北京科技大学 | 一种熔融铁合金低重力3d打印制造的方法和装置 |
CN105312573A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-10 | 北京科技大学 | 一种利用液态金属直接进行3d打印制造的方法和装置 |
CN105753299A (zh) * | 2015-01-06 | 2016-07-13 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于3d打印的打印机头 |
CN106623939A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-10 | 北京工业大学 | 一种电阻电磁感应复合加热金属丝材成形方法 |
WO2017081253A1 (de) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zur additiven fertigung eines bauteils |
CN106925787A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-07-07 | 西安交通大学 | 一种铝合金电弧辅助涂覆增材制造系统及方法 |
CN207222943U (zh) * | 2017-08-28 | 2018-04-13 | 潘涌 | 一种金属增材制造装置 |
-
2017
- 2017-08-28 CN CN201710752167.7A patent/CN107520447A/zh active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103395973A (zh) * | 2013-08-15 | 2013-11-20 | 蚌埠玻璃工业设计研究院 | 一种基于3d打印技术的玻璃高温熔化熔体成型喷头 |
CN104338933A (zh) * | 2014-09-29 | 2015-02-11 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种用于金属熔融挤出成型的3d打印头 |
CN105753299A (zh) * | 2015-01-06 | 2016-07-13 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于3d打印的打印机头 |
WO2017081253A1 (de) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zur additiven fertigung eines bauteils |
CN105312572A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-10 | 北京科技大学 | 一种熔融铁合金低重力3d打印制造的方法和装置 |
CN105312573A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-10 | 北京科技大学 | 一种利用液态金属直接进行3d打印制造的方法和装置 |
CN106623939A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-10 | 北京工业大学 | 一种电阻电磁感应复合加热金属丝材成形方法 |
CN106925787A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-07-07 | 西安交通大学 | 一种铝合金电弧辅助涂覆增材制造系统及方法 |
CN207222943U (zh) * | 2017-08-28 | 2018-04-13 | 潘涌 | 一种金属增材制造装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115780825A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-03-14 | 北京航空航天大学宁波创新研究院 | 金属微滴增材制造装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN206425548U (zh) | 激光引导多金属熔融沉积增材制造设备 | |
CN101391307B (zh) | 一种制备精细球形钨粉的方法 | |
CN105817626B (zh) | 一种金属材料梯度构件熔融涂覆成形装置及方法 | |
CN106424732B (zh) | 一种电子束熔丝增材制造装置 | |
CN106563804A (zh) | 激光引导多金属熔融沉积增材制造工艺及设备 | |
CN106001569B (zh) | 一种曲面薄壳层结构金属增材制备方法 | |
CN104259461B (zh) | 基于同轴送丝的激光三维制造方法与同轴送丝装置 | |
CN111014885B (zh) | 一种多丝材高效成形增材制造装置 | |
CN109926705A (zh) | 一种用于机器人的等离子弧双电源双热丝增材制造方法及装置 | |
CN108607992B (zh) | 基于预置金属粉末的微束电弧选择性熔凝增材制造方法 | |
CN107671285A (zh) | 一种基于表面清理和电弧增材的复合制造方法及装置 | |
CN106498205A (zh) | 一种大尺寸高致密度高均匀性的CuCr合金的制造方法 | |
CN108165974A (zh) | 感应加热增强低压冷喷涂涂层与硬基体结合强度的方法 | |
CN207222943U (zh) | 一种金属增材制造装置 | |
CN107626929A (zh) | 一种制备合金粉末的方法 | |
CN106623939A (zh) | 一种电阻电磁感应复合加热金属丝材成形方法 | |
CN105750548A (zh) | 电子束金属喷射增材制造装置及方法 | |
CN113231640B (zh) | 一种惰性气体与等离子联合雾化金属粉末的装置及方法 | |
CN206605030U (zh) | 一种电子束熔丝增材制造装置 | |
CN110394536A (zh) | 一种感应熔融金属丝机器人智能增材制造方法 | |
CN109622959A (zh) | 合金结构件的制造设备及钛合金结构件的制造方法 | |
CN114905126A (zh) | 丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置与方法 | |
CN104475951A (zh) | 一种电阻加热金属丝材熔积成形方法 | |
US10449625B2 (en) | Production method for magnetic inductor | |
CN107520447A (zh) | 一种金属增材制造装置及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171229 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |