CN203804225U - 挤出式金属流3d打印机的打印头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种挤出式金属流3D打印机的打印头，其包括：一钨钢喷嘴，其下端成型有环状凸缘，该环状凸缘下端成型有一具有一挤出孔的锥形端部；一陶瓷管组，其包括：相互嵌套于钨钢喷嘴内部的内陶瓷管和外陶瓷管，内、外陶瓷管的上端面齐平，内陶瓷管下端伸出外陶瓷管下端面外，并与钨钢喷嘴的挤出孔对接；一耐高温陶瓷保护套，其嵌套于钨钢喷嘴外表面，并与钨钢喷嘴下端的环状凸缘抵靠；一不锈钢端盖，其设置于钨钢喷嘴上端，该不锈钢端盖中设置有与内陶瓷管对应的进线孔；所述内陶瓷管外壁和外陶瓷管内壁之间形成有第一间隙；外陶瓷管外壁与钨钢喷嘴中容置位的内壁之间形成有第二间隙。本实用新型结构简单、制作成本低，且打印效果良好、市场竞争力高。
Description
技术领域：
本实用新型涉及3D打印机技术领域，特指一种结构简单、制作成本低，且打印效果良好、市场竞争力高的挤出式金属流3D打印机的打印头。
背景技术：
3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，意味着这项技术正在普及。
3D打印的设计过程是：先通过计算机进行软件建模，再将建成的三维模型“剖析”成逐层的截面，即切面，从而指导打印机逐层打印，并将薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。多功能3D打印机与传统打印机最大的区别在于：它使用的“墨水”是实实在在的原材料。所述的原材料一般为热熔胶线，该热熔胶线的端部插入3D打印机的热熔打印机头中，而热熔打印机头通过通电加热而实现对热熔胶线进行熔融，经熔融的胶从热熔打印机头下端流出，逐层打印，并将薄型层面堆叠以实现固态物体成型。
目前的3D打印机普遍应用于成型塑胶模型，而应用于成型金属模型的3D打印机较少，且该成型金属模型用的3D打印机中的打印头非常复杂，导致其制作成本较高，且打印效果均不是很理想，不利于提高市场竞争力。
有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、制作成本低，且打印效果良好、市场竞争力高的挤出式金属流3D打印机的打印头。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：该挤出式金属流3D打印机的打印头包括：一钨钢喷嘴，该钨钢喷嘴上端设置有一环状安装位，下端成型有一环状凸缘，且该环状凸缘下端成型有一锥形端部，该锥形端部具有一挤出孔；一陶瓷管组，其包括：相互嵌套装配并安装于钨钢喷嘴内腔设置的容置位中的内陶瓷管和外陶瓷管，其中，内陶瓷管的上端面和外陶瓷管的上端面齐平，内陶瓷管的下端伸出外陶瓷管下端面外，并与所述钨钢喷嘴的挤出孔对接；一耐高温陶瓷保护套，该耐高温陶瓷保护套嵌套于钨钢喷嘴外表面，并与钨钢喷嘴下端的环状凸缘抵靠；一不锈钢端盖，其设置于钨钢喷嘴上端，该不锈钢端盖中设置有与内陶瓷管对应的进线孔；所述内陶瓷管外壁和外陶瓷管内壁之间形成有第一间隙；外陶瓷管外壁与钨钢喷嘴中容置位的内壁之间形成有第二间隙。
进一步而言，上述技术方案中，所述耐高温陶瓷保护套与钨钢喷嘴外壁之间形成有若干供气体流过的通道，钨钢喷嘴下端环状凸缘处设置有若干与该通道连通的气体喷出孔；耐高温陶瓷保护套内壁下端设置与气体喷出孔配合的避空槽。
进一步而言，上述技术方案中，所述气体喷出孔呈倾斜设置，该气体喷出孔与所述锥形端部的外表面平行。
进一步而言，上述技术方案中，所述钨钢喷嘴于环状安装位下方成型有若干相互形成有间隔的第一环形凸出部，该钨钢喷嘴下端成型有若干与该第一环形凸出部对应的第二环形凸出部，令所述耐高温陶瓷保护套同心嵌套于钨钢喷嘴外表面后形成所述的通道。
进一步而言，上述技术方案中，所述钨钢喷嘴于环状安装位下方向下开设有若干导气槽，令环状安装位与所述的通道连通，其中，所述第一环形凸出部位于相邻两导气槽之间。
进一步而言，上述技术方案中，所述钨钢喷嘴通过一连接座固定装配于3D打印机上，其中，连接座前端紧套接于钨钢喷嘴的环状安装位中，其中该连接座后端向前设置有连通该环状安装位的导气孔。
进一步而言，上述技术方案中，所述钨钢喷嘴下端设置有一用于加热的高频线圈，该高频线圈前端具有一开放式加热圈，并通过该开放式加热圈夹紧钨钢喷嘴下端。
进一步而言，上述技术方案中，所述钨钢喷嘴内部的容置位包括：由钨钢喷嘴上端面向下开设的用于容置外陶瓷管的第一容置位以及位于第一容置位底部并用于用于容置内陶瓷管的第二容置位，其中，第二容置位与所述挤出孔连通，且第一容置位底部和第二容置位底部均呈圆锥状。
进一步而言，上述技术方案中，所述外陶瓷管及内陶瓷管下端面均成型有向下凸出的锥形凸出部。
进一步而言，上述技术方案中，所述挤出孔的孔径小于金属线材的直径。
采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：由于钨钢喷嘴下端安装的开放式加热圈只对钨钢喷嘴下端加热，另外，由于陶瓷管组具有一定的隔热效果，可有效防止穿过陶瓷管组中的金属线材太过早被加热软化，只有穿入内陶瓷管下端的金属线材才会被加热呈半固态，这样有利于金属线材在传送过程中，能够利用固态的金属线材将熔融形成半固态的金属流体从钨钢喷嘴下端的挤出孔挤出，形成一种连续丝状的半固态金属流体，以致提高打印头 的打印(挤出)效果。
附图说明：
图1是本实用新型的立体图；
图2是本实用新型另一视角的立体图；
图3是本实用新型的立体分解图；
图4是本实用新型安装有连接座和高频线圈后的结构示意图；
图5是图4的剖视图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。
参见图1-5所示，为一种挤出式金属流3D打印机的打印头，其包括：一钨钢喷嘴1、设置于钨钢喷嘴1内部的陶瓷管组2、嵌套于钨钢喷嘴1外表面的耐高温陶瓷保护套3以及套盖于钨钢喷嘴1上端的不锈钢端盖4。所述钨钢喷嘴1通过一连接座14固定装配于3D打印机上，且钨钢喷嘴1下端设置有一用于加热的高频线圈5。
所述钨钢喷嘴1下端成型有一环状凸缘12，且该环状凸缘12下端成型有一锥形端部13，该锥形端部13具有一挤出孔131。所述挤出孔131的孔径小于金属线材的直径。
所述耐高温陶瓷保护套3与钨钢喷嘴1外壁之间形成有若干供气体流过的通道，钨钢喷嘴1下端环状凸缘12处设置有若干与该通道连通的气体喷出孔121；耐高温陶瓷保护套3内壁下端设置与气体喷出孔121配合的避空槽31。所述钨钢喷嘴1上端设置有一环状安装位11，所述连接座14前端紧套接于钨钢喷嘴1的环状安装位11中，其中该连接座14后端向前设置有连通该环状安装位11的 导气孔141，并通过该导气孔141连接3D打印机中设置的惰性气体供气装置连接，令气体喷出孔121在整个打印头打印过程中能够喷出惰性气体，以有效防止打印头挤出的半固态金属流体在工作台上形成金属堆积层时被氧化，还可以有效对金属液体起到冷却成型的作用，这样可有效提高本整个3D打印机的工作质量，以制造出质量优良的金属模型产品。
所述的陶瓷管组2包括：相互嵌套装配并安装于钨钢喷嘴1内腔设置的容置位10中的内陶瓷管21和外陶瓷管22，其中，内陶瓷管21的上端面和外陶瓷管22的上端面齐平，内陶瓷管21的下端伸出外陶瓷管22下端面外，并与所述钨钢喷嘴1的挤出孔131对接；其中，所述内陶瓷管21外壁和外陶瓷管22内壁之间形成有第一间隙；外陶瓷管22外壁与钨钢喷嘴1中容置位10的内壁之间形成有第二间隙。
所述钨钢喷嘴1于环状安装位11下方成型有若干相互形成有间隔的第一环形凸出部111，该钨钢喷嘴1下端成型有若干与该第一环形凸出部111对应的第二环形凸出部112，令所述耐高温陶瓷保护套3同心嵌套于钨钢喷嘴1外表面后形成所述的通道。所述钨钢喷嘴1于环状安装位11下方向下开设有若干导气槽113，令环状安装位11与所述的通道连通，其中，所述第一环形凸出部111位于相邻两导气槽113之间。
由于陶瓷管组2具有一定的隔热效果，可有效防止穿过陶瓷管组2中的金属线材大部分都不会被加热形成熔融状态，这样有利于金属线材在传送过程中，能够利用后面的固态的金属线材将熔融形成半固态的金属流体从钨钢喷嘴下端的挤出孔挤出，形成一种连续丝状的半固态金属流体，以致提高打印头的打印(挤出)效果。
所述耐高温陶瓷保护套3嵌套于钨钢喷嘴1外表面，并与钨钢喷嘴1下端的环状凸缘12抵靠，且耐高温陶瓷保护套3内壁下端的避空槽31与环状凸缘12形成有间隔，该间隔与所述气体喷出孔121连通。
所述不锈钢端盖4中设置有与内陶瓷管21对应的进线孔41，金属线材穿过该进线孔41伸入内陶瓷管21中。
所述气体喷出孔121呈倾斜设置，该气体喷出孔121与所述锥形端部13的外表面平行。
所述高频线圈5前端具有一开放式加热圈51，并通过该开放式加热圈51夹紧钨钢喷嘴1下端，由于开放式加热圈51只对钨钢喷嘴1下端加热，使穿入内陶瓷管21下端的金属线材才会被加热呈半固态流体，而不是将穿入内陶瓷管21的金属线材太过早被软化，这样有利于金属线材在传送过程中，能够利用固态的金属线材将熔融形成半固态的金属流体从钨钢喷嘴下端的挤出孔挤出，形成一种连续丝状的半固态金属流体，以致提高打印头的打印(挤出)效果。
所述钨钢喷嘴1内部的容置位10包括：由钨钢喷嘴1上端面向下开设的用于容置外陶瓷管22的第一容置位101以及位于第一容置位101底部并用于用于容置内陶瓷管21的第二容置位102，其中，第二容置位102与所述挤出孔131连通，且第一容置位101底部和第二容置位102底部均呈圆锥状。
所述外陶瓷管22及内陶瓷管21下端面均成型有向下凸出的锥形凸出部，令外陶瓷管22及内陶瓷管21下端面分别与第一容置位101底部和第二容置位102底部稳定衔接。
本实用新型采用半固态铸造(成型)技术，其与普通铸造技术的不同之处在于：
在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到到20％-30％时，枝晶就形成连续网络骨架，流动性就会由于先凝固的固相所形成的网架结构而基本消失。
在半固态铸造过程中，由于半固态金属浆料的浇注温度控制在固液两相区内，浆料中的固相以近球状的非枝晶组织形式悬浮在液相基体中，使熔体具有良好的流变性和触变性，当其固相率达到40％-60％时，依然具有良好的流动性，从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压、模锻等实现金属的成形。
上述的金属流是指一种从钨钢喷嘴中挤出孔挤出的呈连续丝状的并呈半固态的金属流体。
当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。
Claims (10)
1.挤出式金属流3D打印机的打印头，其特征在于：包括：
一钨钢喷嘴(1)，该钨钢喷嘴(1)上端设置有一环状安装位(11)，下端成型有一环状凸缘(12)，且该环状凸缘(12)下端成型有一锥形端部(13)，该锥形端部(13)具有一挤出孔(131)；
一陶瓷管组(2)，其包括：相互嵌套装配并安装于钨钢喷嘴(1)内腔中设置的容置位(10)中的内陶瓷管(21)和外陶瓷管(22)，其中，内陶瓷管(21)的上端面和外陶瓷管(22)的上端面齐平，内陶瓷管(21)的下端伸出外陶瓷管(22)下端面外，并与所述钨钢喷嘴(1)的挤出孔(131)对接；
一耐高温陶瓷保护套(3)，该耐高温陶瓷保护套(3)嵌套于钨钢喷嘴(1)外表面，并与钨钢喷嘴(1)下端的环状凸缘(12)抵靠；
一不锈钢端盖(4)，其设置于钨钢喷嘴(1)上端，该不锈钢端盖(4)中设置有与内陶瓷管(21)对应的进线孔(41)；
所述内陶瓷管(21)外壁和外陶瓷管(22)内壁之间形成有第一间隙；外陶瓷管(22)外壁与钨钢喷嘴(1)中容置位(10)的内壁之间形成有第二间隙。
2.根据权利要求1所述的挤出式金属流3D打印机的打印头，其特征在于：所述耐高温陶瓷保护套(3)与钨钢喷嘴(1)外壁之间形成有若干供气体流过的通道，钨钢喷嘴(1)下端环状凸缘(12)处设置有若干与该通道连通的气体喷出孔(121)；耐高温陶瓷保护套(3)内壁下端设置与气体喷出孔(121)配合的避空槽(31)。
3.根据权利要求2所述的挤出式金属流3D打印机的打印头，其特征在于：所述气体喷出孔(121)呈倾斜设置，该气体喷出孔(121)与所述锥形端部(13) 的外表面平行。
4.根据权利要求2所述的挤出式金属流3D打印机的打印头，其特征在于：所述钨钢喷嘴(1)于环状安装位(11)下方成型有若干相互形成有间隔的第一环形凸出部(111)，该钨钢喷嘴(1)下端成型有若干与该第一环形凸出部(111)对应的第二环形凸出部(112)，令所述耐高温陶瓷保护套(3)同心嵌套于钨钢喷嘴(1)外表面后形成所述的通道。
5.根据权利要求4所述的挤出式金属流3D打印机的打印头，其特征在于：所述钨钢喷嘴(1)于环状安装位(11)下方向下开设有若干导气槽(113)，令环状安装位(11)与所述的通道连通，其中，所述第一环形凸出部(111)位于相邻两导气槽(113)之间。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的挤出式金属流3D打印机的打印头，其特征在于：所述钨钢喷嘴(1)通过一连接座(14)固定装配于3D打印机上，其中，连接座(14)前端紧套接于钨钢喷嘴(1)的环状安装位(11)中，其中该连接座(14)后端向前设置有连通该环状安装位(11)的导气孔(141)。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的挤出式金属流3D打印机的打印头，其特征在于：所述钨钢喷嘴(1)下端设置有一用于加热的高频线圈(5)，该高频线圈(5)前端具有一开放式加热圈(51)，并通过该开放式加热圈(51)夹紧钨钢喷嘴(1)下端。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的挤出式金属流3D打印机的打印头，其特征在于：所述钨钢喷嘴(1)内部的容置位(10)包括：由钨钢喷嘴(1)上端面向下开设的用于容置外陶瓷管(22)的第一容置位(101)以及位于第一容置位(101)底部并用于用于容置内陶瓷管(21)的第二容置位(102)，其中，第 二容置位(102)与所述挤出孔(131)连通，且第一容置位(101)底部和第二容置位(102)底部均呈圆锥状。
9.根据权利要求8所述的挤出式金属流3D打印机的打印头，其特征在于：所述外陶瓷管(22)及内陶瓷管(21)下端面均成型有向下凸出的锥形凸出部。
10.根据权利要求1-5任意一项所述的挤出式金属流3D打印机的打印头，其特征在于：所述挤出孔(131)的孔径小于金属线材的直径。
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