CN215508988U - 一种基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置，本实用新型采用感应加热电源装置，送料管将金属粉末送入感应线圈的石英管内，凭借感应加热电源在感应线圈附近产生交变磁场，通过涡流热作用熔化石英管内的非晶合金金属粉末，熔化的金属粉末从石英管内流出，并逐层堆积，形成非晶合金沉积成形件；同时在成型过程中通过下基板内的冷却循环水与液氮喷头喷出的液氮达到双重冷却的效果，提高冷却速度。该装置结合感应加热与金属沉积成形的优势，解决非晶合金在成形过程中尺寸受限和不能形成复杂零件的问题。
Description
技术领域
本发明涉及非晶合金生产技术领域，尤其涉及一种非晶合金零件的成形。
背景技术
液态金属经快速冷却形成的非晶合金是一种新型的多功能先进材料，由于其长程无序的原子结构，导致其力学、物理和化学性能均优于传统的晶态金属，具有高强度、耐磨损、耐腐蚀等优点，因其亚稳态结构与氧化物玻璃非常相似，也被称为金属玻璃。
非晶合金的制备需要较快的冷却速率，且在室温下的高强度、大脆性致其难以机加工或成形，热塑性成形时又极易晶化、氧化。因此，大尺寸复杂结构非晶合金零件的成形一直是研究者们探索的热点。非晶合金的制备方法主要有铜模铸造法、高压铸造法、水淬法以及等离子放电烧结和选区激光熔化等，铜模铸造法、高压铸造法与水淬法在成形上受模具的限制，难以形成大尺寸、形状复杂的零件；离子放电烧结和选区激光熔化因设备的原因，加工过程中冷却速率难以达到要求，成形件中的非晶合金含量不高。目前非晶合金零件成形在尺寸、形状、性能、成本之间难以兼顾，未来非晶合金的发展需要超强非晶成形能力合金体系的研发和更全面成形技术的出现。
发明内容
本发明的目的是针对目前非晶合金制备成形过程中的不足，提供一种基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置，结合感应加热与金属沉积成形的优势，解决非晶合金在成形过程中尺寸受限和不能形成复杂零件的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置，包括冷却水箱、液氮瓶、工作箱、液氮喷头、y方向导轨、感应加热部分、控制系统、储料箱、保护气气瓶、移动平台、x方向导轨、感应加热电源、冷却机、出风口、上基板、基板支撑、基板底座、下基板、液压立柱；所述感应加热部分包括非晶合金成形件、熔融金属液滴、送料管、送气管、感应线圈、石英管，所述冷却水箱与下基板的进出口相连，所述液氮瓶与液氮喷头相连，所述移动平台可在y方向导轨与x方向导轨上移动，所述储料箱与送料管相连，所述保护气气瓶与送气管相连，所述液压立柱与基板底座相连，所述控制系统分别与移动平台和液压立柱相连，所述上基板与下基板通过基板支撑固定于基板底座上，所述冷却机与感应加热电源相连，所述感应加热电源与感应线圈相连，所述石英管置于感应线圈内，所述石英管与感应线圈固定在移动平台上，所述感应加热部分、上基板、下基板、液压立柱、基板底座、基板支撑、x方向导轨、y方向导轨和移动平台置于工作箱内，所述工作箱侧面设有出风口。
进一步限定，感应线圈与石英管制成倒锥形，利于熔融金属从石英管内流出。
进一步限定，下基板内部开设矩形槽，冷却水从下基板的进口进，流经矩形槽后从出口出。
进一步限定，控制系统控制液压立柱带着基板底座沿z方向移动，调节上基板与感应线圈之间的距离。
进一步限定，控制系统控制移动平台在x方向导轨与y方向导轨上移动，实现二维平面上的成形。
进一步限定，保护气气瓶内气体为氩气。
相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：
(1)本实用新型利用感应加热电源，在感应线圈附近产生交变磁场，通过涡流热作用熔化石英管内的非晶合金金属粉末，熔化的金属粉末从石英管底部流出，逐层堆积，形成非晶合金沉积成形件。
(2)本实用新型装置在非晶合金成形过程中，具有液氮与循环冷却水的双重冷却效果。
(3)本实用新型装置在控制系统的控制下可实现液压立柱、x方向导轨与y方向导轨在z方向、x方向与y方向的移动，实现非晶合金成形件任意尺寸与任意形状的成形。
附图说明
图1：基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置的示意图
图2：基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置的局部示意图
图3：上基板与下基板的示意图
符号说明
1.冷却水箱，2.液氮瓶，3.工作箱，4.液氮喷头，5.y方向导轨，6.感应加热部分，7.控制系统，8.储料箱，9.保护气气瓶，10.移动平台，11.x方向导轨，12.感应加热电源，13.冷却机，14.出风口，15.上基板，16.基板支撑，17.基板底座，18.下基板，19.液压立柱，61.非晶合金成形件，62.熔融金属液滴，63.送料管，64.送气管，65石英管，66.感应线圈。
具体实施方式
步骤1：对上基板(15)除油除锈。
步骤2：将冷却机(13)的进出水口分别与感应线圈(66)以及感应加热电源(12)通过水管连接，感应加热电源(12)与感应线圈(66)之间用电缆连接，可通过改变感应加热电源(12)的工作频率来实现感应线圈内电流的变化。
步骤3：冷却水箱(1)与下基板(18)的进出口相连；液氮瓶(2)与液氮喷头(4)相连；储料箱(8)与送料管(63)相连；保护气气瓶(9)与送气管(64)相连；上基板(15)与下基板(18)通过基板支撑(16)固定于基板底座(17)上；石英管(65)置于感应线圈(66)内；石英管(65)与感应线圈(66)固定在移动平台(10)上；感应加热部分(6)、上基板(15)、下基板(18)、液压立柱(19)、基板底座(17)、基板支撑(16)、x方向导轨(11)、y方向导轨(5)和移动平台(10)置于工作箱(3)内，工作箱侧面有出风口(14)；控制系统(7)控制移动平台(10)在y方向导轨(5)与x方向导轨(11)在二维平面内移动；液压立柱(19)与基板底座(17)相连，控制系统(7)控制液压立柱在z方向上的移动，调整上基板(15)与感应线圈(66)之间的距离。
步骤4：送料管(63)与送气管(64)分别一短一长的插入石英管(65)内，保护气气瓶(9)内气体为氩气，沉积成形过程中，通过送气管(64)通入气体，保证金属粉末与金属熔液在石英管(65)内的流动，同时使成形件始终处于氩气的保护气氛中，避免在成形过程中发生氧化。
步骤5：下基板(18)内部设置矩形槽，成形过程中，冷却水箱(1)通过下基(18)的进出口向下基板(18)通入循环冷却水，同时液氮喷头(4)向工作箱(3)内喷入液氮，达到双重冷却的效果。
步骤6：首先打开冷却水机(13)并设定温度，一般设为20～25℃，后打开感应加热电源(12)，根据需要设置工作频率，工作频率为500～1100kHz，输出电流为5～10A；其次在打开冷却水箱(1)、液氮喷头(4)和工作箱(3)的出风口(14)；然后打开控制系统(7)，控制液压立柱(19)调整上基板(15)与感应线圈(66)之间的距离，一般为0.3～1cm，控制移动平台(10)在x和y方向上的移动；最后打开储料箱(8)与保护气气瓶(9)，根据需要调节送粉量和送气量。准备工作就绪后，开始感应加热金属非晶合金沉积成形的实验。实验结束后，先关闭感应加热电源(12)与储料箱(8)，待成形件冷却后关闭冷却水箱(1)、保护气气瓶(9)、液氮喷头(4)，5-10分钟后关闭冷却机(13)。
Claims (7)
1.一种基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置，其特征在于包括：冷却水箱、液氮瓶、工作箱、液氮喷头、y方向导轨、感应加热部分、控制系统、储料箱、保护气气瓶、移动平台、x方向导轨、感应加热电源、冷却机、出风口、上基板、基板支撑、基板底座、下基板、液压立柱；所述感应加热部分包括：非晶合金成形件、熔融金属液滴、、送料管、送气管、感应线圈、石英管。所述冷却水箱与下基板的进出口相连，所述液氮瓶与液氮喷头相连，所述移动平台可在y方向导轨与x方向导轨移动，所述储料箱与送料管相连，所述保护气气瓶与送气管相连，所述液压立柱与基板底座相连，所述控制系统分别与移动平台和液压立柱相连，所述上基板与下基板通过基板支撑固定于基板底座上，所述冷却机与感应加热电源相连，所述感应加热电源与感应线圈相连，所述石英管置于感应线圈内，所述石英管与感应线圈固定在移动平台上，所述感应加热部分、上基板、下基板、液压立柱、基板底座、基板支撑、x方向导轨、y方向导轨和移动平台置于工作箱内，所述工作箱侧面设有出风口。
2.如权利要求1所述的一种基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置，其特征在于：利用感应加热电源，在感应线圈附近产生交变磁场，通过涡流热作用熔化石英管内的非晶合金金属粉末，熔化的金属粉末从石英管底部流出，并逐层堆积，形成非晶合金沉积成形件。
3.如权利要求1所述的一种基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置，其特征在于：感应线圈与石英管制成倒锥形，利于熔融金属从石英管内流出。
4.如权利要求1所述的一种基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置，其特征在于：下基板内部开设矩形槽，冷却水从下基板的进口进，流经矩形槽后从出口出。
5.如权利要求1所述的一种基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置，其特征在于：控制系统控制液压立柱带着基板底座沿z方向移动，调节上基板与感应线圈之间的距离。
6.如权利要求1所述的一种基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置，其特征在于：控制系统控制移动平台在x方向导轨和y方向导轨上移动，实现二维平面上的成形。
7.如权利要求1所述的一种基于感应加热金属沉积成形的非晶合金零件成形装置，其特征在于：保护气气瓶内气体为氩气。
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| CN115156556A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-10-11 | 同济大学 | 基于中频或高频感应加热技术的3d打印装置及其使用方法 |
| CN115255400A (zh) * | 2022-07-29 | 2022-11-01 | 深圳市华阳新材料科技有限公司 | 一种非晶合金3d打印基台装置及3d打印方法 |
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