CN112276115A - 用于3d打印设备基板预热的加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的用于3D打印设备基板预热的加热装置包括加热器组件、温调变送器、控制系统和水冷机；所述加热器组件与基板安装板背面接触，用于对所述基板安装板上的成型基板进行预热；所述温调变送器和所述水冷机均与所述控制系统连接，所述控制系统通过所述温调变送器和所述水冷机控制所述加热器组件对所述成型基板进行稳定预热。本发明的用于3D打印设备基板预热的加热装置，利用加热装置对成型基板进行预热，从而有效缓解因热应力、热变形导致的零件成型失效问题。
Description
技术领域
本发明属于增材制造领域，具体涉及一种用于3D打印设备基板预热的加热装置。
背景技术
在金属增材领域中，钛合金及其他高温合金粉末烧结成型过程中容易因零件各部位温度梯度大导致热应力、热变形大，进而造成零件成型困难、成型形状精度差等问题。该现状是目前3D打印行业内普遍面临的技术难点之一。成型热应力、热变形大往往导致复杂形状零件3D打印成型效果不高，而通过工艺上控制热变形不仅工序繁杂而且效率低，模型约束多、材料浪费大，同时并未从根源上解决该问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于3D打印设备基板预热的加热装置，利用加热装置对成型基板进行预热，从而有效缓解因热应力、热变形导致的零件成型失效问题。
为了达到上述的目的，本发明提供一种用于3D打印设备基板预热的加热装置，包括加热器组件、温调变送器、控制系统和水冷机；所述加热器组件与基板安装板背面接触，用于对所述基板安装板上的成型基板进行预热；所述温调变送器和所述水冷机均与所述控制系统连接，所述控制系统通过所述温调变送器和所述水冷机控制所述加热器组件对所述成型基板进行稳定预热。
上述用于3D打印设备基板预热的加热装置，其中，所述加热器组件包括加热板、线圈、隔热板、加热器主体、冷却管道和温度传感器；所述加热板、所述线圈、所述隔热板、所述加热器主体和所述冷却管道依次层叠设置，所述加热板与所述基板安装板背面接触；所述冷却管道与所述水冷机连接，形成液体媒介的循环系统；所述温度传感器设置在所述加热板的底部，实时测量成型基板的温度并反馈至所述控制系统；所述控制系统依据温度传感器实时反馈的温度信号，通过所述温调变送器控制所述线圈工作，实现对所述成型基板的稳定预热。
上述用于3D打印设备基板预热的加热装置，其中，所述温调变送器能预设基板预热温度，当实时基板温度低于该预设值时，所述温调变送器向所述线圈施加电压，持续对所述成型基板进行预热；当实时基板温度达到甚至高于该预设值时，所述温调变送器停止向所述线圈施加电压，从而保证所述成型基板对金属粉末的恒温预热功能。
上述用于3D打印设备基板预热的加热装置，其中，所述加热器组件还包括散热器，所述散热器设置在所述加热器主体的的底部。
上述用于3D打印设备基板预热的加热装置，其中，所述用于3D打印设备基板预热的加热装置还包括安装支座，所述加热器组件设置在所述安装支座上。
上述用于3D打印设备基板预热的加热装置，其中，所述加热器组件、所述成型基板、所述基板安装板和所述安装支座均置于成型箱体内，在所述安装支座与所述成型箱体内壁之间设置粉末隔离密封圈。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
本发明的用于3D打印设备基板预热的加热装置，利用加热装置对成型基板进行预热，可以有效降低金属粉末成型过程中零件各部位温度梯度差异，从而有效地缓解粉末烧结成型过程中因零件各部位温度梯度大导致热应力、热变形大造成的零件成型困难、成型形状精度差的缺点，实现复杂零件高精度打印成型；
本发明的用于3D打印设备基板预热的加热装置，粉末隔离密封圈将成型箱体成型区域与动力装置隔离，避免粉末由成型区域进入动力装置，导致运动元器件寿命缩短、精度降低；
本发明的用于3D打印设备基板预热的加热装置，方案简易实用可靠。
附图说明
本发明的用于3D打印设备基板预热的加热装置由以下的实施例及附图给出。
图1为本发明较佳实施例的用于3D打印设备基板预热的加热装置的示意图。
图2为本发明较佳实施例中加热器组件的示意图。
具体实施方式
以下将结合图1～图2对本发明的用于3D打印设备基板预热的加热装置作进一步的详细描述。
本发明旨在有效降低金属粉末成型过程中零件各部位温度梯度差异，从源头上将零件成型过程中的热应力进行释放，从而有效地提高零件成型的效率。
图1所示为本发明较佳实施例的用于3D打印设备基板预热的加热装置的示意图。
如图1所示，3D打印设备包括成型基板1、基板安装板2和成型箱体6；所述基板安装板2是所述成型基板1的安装基准；所述成型基板1为待成型零件提供生长基体，是加热装置加热的目标；所述成型基板1和所述基板安装板2均置于所述成型箱体6内。
本实施例在所述基板安装板2背面(基板安装板2朝向成型基板1的表面为正面)设置加热装置，利用该加热装置对所述成型基板1进行预热。
参见图1，本实施例中，所述加热装置包括加热器组件3、粉末隔离密封圈4、安装支座5、温调变送器7、控制系统8和水冷机9；
所述加热器组件3、所述粉末隔离密封圈4和所述安装支座5均置于所述成型箱体6内，所述温调变送器7、所述控制系统8和所述水冷机9均置于所述成型箱体6外；
所述加热器组件3设置在所述安装支座5上，利用所述安装支座5支撑所述加热器组件3；所述加热器组件3与所述基板安装板2背面接触，用于对所述成型基板1加热(基板安装板2受热后逐渐将温度传递至成型基板1)；
所述成型箱体6内、安装支座5下方放置有3D打印设备的动力装置；在所述安装支座5与所述成型箱体6内壁之间设置所述粉末隔离密封圈4，所述粉末隔离密封圈4用于防止粉尘进入动力装置内；所述粉末隔离密封圈4将成型箱体成型区域与动力装置隔离，避免粉末由成型区域进入动力装置，导致运动元器件寿命缩短、精度降低；
所述温调变送器7和所述水冷机9均与所述控制系统8连接，所述控制系统8通过所述温调变送器7和所述水冷机9控制所述加热器组件3对所述成型基板1进行稳定加热。
图2所示为本发明较佳实施例中加热器组件的示意图。
参见图2，所述加热器组件包括加热板3-1、线圈3-2、隔热板3-3、电源3-4、加热器主体3-5、冷却管道3-6、散热器3-7和温度传感器3-8；
所述加热板3-1、所述线圈3-2、所述隔热板3-3、所述加热器主体3-5和所述冷却管道3-6依次层叠设置，所述加热板3-1与所述基板安装板2背面接触，所述冷却管道3-6置于所述安装支座5上；
所述电源3-4为所述加热器组件供电(包括为线圈3-2提供功率)；
所述散热器3-7设置在所述加热器主体3-5的的底部，为整个加热器组件散热；
所述冷却管道3-6与所述水冷机9连接，形成液体媒介的循环系统，为整个加热器组件散热；所述控制系统8通过控制所述水冷机9可控制液体媒介循环速度，为加热器组件3长时间稳定工作提供保障；
所述温度传感器3-8设置在所述加热板3-1的底部(即加热板3-1远离基板安装板2的表面)，用于实时测量成型基板1的温度并反馈至所述控制系统8；所述控制系统8依据温度传感器3-8实时反馈的温度信号，通过所述温调变送器7控制所述线圈3-2工作，实现对所述成型基板1的稳定预热。
所述温调变送器7可预设基板预热温度，当实时基板温度(温度传感器3-8的测量值)低于预设值时，所述温调变送器7向所述线圈3-2施加电压，持续对所述成型基板1进行加热；当实时基板温度达到甚至高于预设值时，所述温调变送器7停止向所述线圈3-2施加电压，从而保证所述成型基板1对金属粉末的恒温预热功能。
Claims (6)
1.用于3D打印设备基板预热的加热装置，其特征在于，包括加热器组件、温调变送器、控制系统和水冷机；
所述加热器组件与基板安装板背面接触，用于对所述基板安装板上的成型基板进行预热；
所述温调变送器和所述水冷机均与所述控制系统连接，所述控制系统通过所述温调变送器和所述水冷机控制所述加热器组件对所述成型基板进行稳定预热。
2.如权利要求1所述的用于3D打印设备基板预热的加热装置，其特征在于，所述加热器组件包括加热板、线圈、隔热板、加热器主体、冷却管道和温度传感器；
所述加热板、所述线圈、所述隔热板、所述加热器主体和所述冷却管道依次层叠设置，所述加热板与所述基板安装板背面接触；
所述冷却管道与所述水冷机连接，形成液体媒介的循环系统；
所述温度传感器设置在所述加热板的底部，实时测量成型基板的温度并反馈至所述控制系统；所述控制系统依据温度传感器实时反馈的温度信号，通过所述温调变送器控制所述线圈工作，实现对所述成型基板的稳定预热。
3.如权利要求2所述的用于3D打印设备基板预热的加热装置，其特征在于，所述温调变送器能预设基板预热温度，当实时基板温度低于该预设值时，所述温调变送器向所述线圈施加电压，持续对所述成型基板进行预热；当实时基板温度达到甚至高于该预设值时，所述温调变送器停止向所述线圈施加电压，从而保证所述成型基板对金属粉末的恒温预热功能。
4.如权利要求2所述的用于3D打印设备基板预热的加热装置，其特征在于，所述加热器组件还包括散热器，所述散热器设置在所述加热器主体的的底部。
5.如权利要求1所述的用于3D打印设备基板预热的加热装置，其特征在于，所述用于3D打印设备基板预热的加热装置还包括安装支座，所述加热器组件设置在所述安装支座上。
6.如权利要求5所述的用于3D打印设备基板预热的加热装置，其特征在于，所述加热器组件、所述成型基板、所述基板安装板和所述安装支座均置于成型箱体内，在所述安装支座与所述成型箱体内壁之间设置粉末隔离密封圈。
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