CN220698243U - 一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统。本申请提供的冷却系统，包括第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件。第一冷却件的基板与冷却工作台通过卡槽与凸台卡接，增大了基板与冷却工作台的接触面积，提高了基板的散热效果。第二冷却件的冷却罩，罩设于电子束熔化丝材的区域，实现了对电子束熔化丝材区域的冷却。第三冷却件用于对成形后的红热区域跟随冷却。第四冷却件通过向液冷腔室内注入液冷介质以对真空室进行降温。本申请提供的冷却系统提高了电子束熔丝沉积成形过程中的散热能力。

Description

一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统

技术领域

本申请涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统。

背景技术

金属增材制造技术是以粉末或丝材为原料，通过高能热源原位冶金熔化和快速凝固逐层堆积，直接完成从零件数字模型到复杂结构件的近净成形制造技术。金属增材制造技术种类较多，根据材料的送进方式可分为：粉末床熔融技术(PBF)和定向能量沉积技术(DED)；根据高能束热源种类又可分为：激光增材、电子束增材和电弧增材等。

电子束熔丝增材制造技术是定向能量沉积技术的一种，其成形过程处在真空环境中，能有效避免空气中有害杂质(氧、氮、氢等)在高温状态下混入金属零件，非常适合钛、铝等活性金属的制造。由于电子束热源的输出功率大，电子束熔丝沉积技术具有生产效率高，材料利用率高，制造周期短的优势。

但电子束熔丝增材制造成形表面质量通常较差，晶粒组织也较为粗大且不均匀，难以通过后续热处理改善。

实用新型内容

本申请提供一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，可有效地解决上述或者其他潜在技术问题。

本申请提供一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，所述电子束熔丝增材制造设备包括真空室以及设置于所述真空室内的电子枪和送丝机构，所述用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统包括第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件，所述第一冷却件、所述第二冷却件以及所述第三冷却件均设置于所述真空室内，所述第四冷却件包括液冷壳，所述液冷壳的内腔构成所述真空室；所述第一冷却件包括冷却工作台以及基板，所述基板与所述冷却工作台通过卡槽与凸台卡接；所述第二冷却件包括冷却罩，所述冷却罩与所述电子枪连接，并罩设于电子束熔化丝材的区域；所述第三冷却件包括机械臂以及设置于机械臂端部的冷却端头，所述机械臂跟随着所述电子枪的运动，对成形后的红热区域进行接触冷却；所述液冷壳的壳壁内具有液冷腔室，通过向所述液冷腔室内注入液冷介质以对所述真空室进行降温。

本申请实施例提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，包括第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件，所述第一冷却件、所述第二冷却件以及所述第三冷却件均设置于所述真空室内，所述第四冷却件包括液冷壳，所述液冷壳的内腔构成所述真空室。所述第一冷却件包括冷却工作台以及基板，所述基板与所述冷却工作台通过卡槽与凸台卡接。卡槽与凸台卡接可有效地增大基板与所述冷却工作台的接触面积，进而更好地提高了基板的散热效果。同时，所述第二冷却件包括冷却罩，所述冷却罩与所述电子枪连接，并罩设于电子束熔化丝材的区域，如此可实现对电子束熔化丝材区域的冷却。所述第三冷却件包括机械臂以及设置于机械臂端部的冷却端头，所述机械臂跟随着所述电子枪的运动，对成形后的红热区域进行接触冷却，进而实现对成形后的红热区域进行跟随冷却，所述液冷壳的壳壁内具有液冷腔室，通过向所述液冷腔室内注入液冷介质以对所述真空室进行降温。通过上述的第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件便于实现在增材制造过程中有效地提高电子束熔丝沉积成形过程中的散热能力。

在可选的实施例中，所述冷却工作台内设置有第一液冷腔以及设置于所述第一液冷腔相对两端的第一进液口和第一出液口；所述基板上设置有液冷通道。

在可选的实施例中，所述第一液冷腔内设置有多个间隔排列的第一导热金属件，所述第一导热金属件一端连接于所述第一液冷腔靠近所述基板的顶壁，另一端朝向所述第一液冷腔远离所述基板的底壁延伸。

在可选的实施例中，所述冷却罩的壁板内侧设置有第二液冷腔，所述第二液冷腔为环绕所述冷却罩内壁的腔室。

在可选的实施例中，所述冷却罩为铜罩，所述铜罩的内侧壁设置有钨层。

在可选的实施例中，所述机械臂为六轴机械臂；所述冷却端头包括震动控制器、转向轴、接触层、第三液冷腔以及连接所述第三液冷腔的第三进液管和第三出液管；所述接触层设置于所述第三液冷腔的外侧用于接触成形后的红热区域；所述转向轴与所述冷却端头连接，带动所述冷却端头转动，以贴合具备倾斜角度的沉积零件；所述震动控制器与所述冷却端头连接，带动所述冷却端头震动，以使所述接触层间断性地接触或远离沉积零件。

在可选的实施例中，所述用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统还包括红外温度监控装置，所述红外温度监控装置设置于所述真空室的内侧壁。

在可选的实施例中，用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统还包括控制装置，所述控制装置与所述红外温度监控装置以及所述第三冷却件连接；所述红外温度监控装置检测到所述红热区域的温度高于或等于第一预设温度值时，所述控制装置控制所述第三冷却件的接触层间断性地接触或远离沉积零件，以对沉积零件进行降温；所述红外温度监控装置检测到所述红热区域的温度低于第二预设温度值时，所述控制装置控制所述第三冷却件远离成形后的红热区域；其中，所述第一预设温度值大于所述第二预设温度值。

在可选的实施例中，所述液冷壳包括顶壁、底壁以及连接所述顶壁和所述底壁的侧壁；所述顶壁具有顶壁液冷腔以及与所述顶壁液冷腔连通的顶壁进液口和顶壁出液口；所述底壁具有底壁液冷腔以及与所述底壁液冷腔连通的底壁进液口和底壁出液口；所述侧壁具有侧壁液冷腔以及与所述侧壁液冷腔连通的侧壁进液口和侧壁出液口；所述第四冷却件还包括涂设于所述液冷壳的内侧壁的耐高温黑色涂层。

本申请的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本申请实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本申请的多个实施例进行说明，其中：

图1为本申请实施例提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统的冷却工作台的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统的基板的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统的基板上设置有液冷通道的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统的冷却端头的部分剖面示意图；

图6为本申请实施例提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统的冷却罩的部分剖面示意图。

附图标记说明：

100、用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统；1、电子枪；2、真空室；3、送丝机构；4、冷却工作台；401、凸台；402、第一导热金属件；5、基板；501、卡槽；502、液冷通道；6、机器臂；7、冷却端头；701、第三进液管；702、第三出液管；703、第三液冷腔；704、震动控制器；705、第二导热金属件；706、接触层；707、转向轴；8、冷却罩；801、第二液冷腔；802、钨层；9、红外温度监控装置；10、顶壁液冷腔；11、耐高温黑色涂层；12、顶壁进液口；13、顶壁出液口；14、左侧壁进液口；15、左侧壁出液口；16、右侧壁进液口；17、右侧壁出液口；18、底壁进液口；19、底壁出液口；20、通道进液口；21、通道出液口；22、第一进液口；23、第一出液口。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

金属增材制造技术是以粉末或丝材为原料，通过高能热源原位冶金熔化和快速凝固逐层堆积，直接完成从零件数字模型到复杂结构件的近净成形制造技术。金属增材制造技术种类较多，根据材料的送进方式可分为：粉末床熔融技术(PBF)和定向能量沉积技术(DED)；根据高能束热源种类又可分为：激光增材、电子束增材和电弧增材等。电子束熔丝增材制造技术是定向能量沉积技术的一种，其成形过程处在真空环境中，能有效避免空气中有害杂质(氧、氮、氢等)在高温状态下混入金属零件，非常适合钛、铝等活性金属的制造。由于电子束热源的输出功率大，电子束熔丝沉积技术具有生产效率高，材料利用率高，制造周期短的优势。但电子束熔丝增材制造成形表面质量通常较差，晶粒组织也较为粗大且不均匀，难以通过后续热处理改善。

经研究发现，这是由于电子束本身的能量密度高，且电子束熔丝增材制造过程在真空环境中进行，零件的散热方式主要通过热辐射和与基板接触的部分热传导，不存在热对流，散热困难，当沉积层数较高时，热量逐渐累积，沉积层顶部相对于沉积层底部散热更加困难，容易导致零件表面成形质量较差且内部组织不均匀。因此，有必要采取措施提高电子束熔丝沉积成形过程中的散热能力，降低温度。

有鉴于此，本申请提供一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，所述电子束熔丝增材制造设备包括真空室以及设置于所述真空室内的电子枪和送丝机构，所述用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统包括第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件，所述第一冷却件、所述第二冷却件以及所述第三冷却件均设置于所述真空室内，所述第四冷却件包括液冷壳，所述液冷壳的内腔构成所述真空室；所述第一冷却件包括冷却工作台以及基板，所述基板与所述冷却工作台通过卡槽与凸台卡接；所述第二冷却件包括冷却罩，所述冷却罩与所述电子枪连接，并罩设于电子束熔化丝材的区域；所述第三冷却件包括机械臂以及设置于机械臂端部的冷却端头，所述机械臂跟随着所述电子枪的运动，对成形后的红热区域进行接触冷却；所述液冷壳的壳壁内具有液冷腔室，通过向所述液冷腔室内注入液冷介质以对所述真空室进行降温。

本申请实施例提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，包括第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件，所述第一冷却件、所述第二冷却件以及所述第三冷却件均设置于所述真空室内，所述第四冷却件包括液冷壳，所述液冷壳的内腔构成所述真空室。所述第一冷却件包括冷却工作台以及基板，所述基板与所述冷却工作台通过卡槽与凸台卡接。卡槽与凸台卡接可有效地增大基板与所述冷却工作台的接触面积，进而更好地提高了基板的散热效果。同时，所述第二冷却件包括冷却罩，所述冷却罩与所述电子枪连接，并罩设于电子束熔化丝材的区域，如此可实现对电子束熔化丝材区域的冷却。所述第三冷却件包括机械臂以及设置于机械臂端部的冷却端头，所述机械臂跟随着所述电子枪的运动，对成形后的红热区域进行接触冷却，进而实现对成形后的红热区域进行跟随冷却，所述液冷壳的壳壁内具有液冷腔室，通过向所述液冷腔室内注入液冷介质以对所述真空室进行降温。通过上述的第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件便于实现在增材制造过程中有效地提高电子束熔丝沉积成形过程中的散热能力，降低温度。

请参照图1至图6，本申请实施例提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统100，所述电子束熔丝增材制造设备包括真空室2以及设置于所述真空室2内的电子枪1和送丝机构3，所述用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统100包括第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件，所述第一冷却件、所述第二冷却件以及所述第三冷却件均设置于所述真空室2内，所述第四冷却件包括液冷壳，所述液冷壳的内腔构成所述真空室2；所述第一冷却件包括冷却工作台4以及基板5，所述基板5与所述冷却工作台4通过卡槽501与凸台401卡接；所述第二冷却件包括冷却罩8，所述冷却罩8与所述电子枪1连接，并罩设于电子束熔化丝材的区域；所述第三冷却件包括机械臂以及设置于机械臂端部的冷却端头7，所述机械臂跟随着所述电子枪1的运动，对成形后的红热区域进行接触冷却；所述液冷壳的壳壁内具有液冷腔室，通过向所述液冷腔室内注入液冷介质以对所述真空室进行降温。

需要说明的是，本申请实施例提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统100，包括第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件，所述第一冷却件、所述第二冷却件以及所述第三冷却件均设置于所述真空室2内，所述第四冷却件包括液冷壳，所述液冷壳的内腔构成所述真空室2。所述第一冷却件包括冷却工作台4以及基板5，所述基板5与所述冷却工作台4通过卡槽501与凸台401卡接。卡槽501与凸台401卡接可有效地增大基板5与所述冷却工作台4的接触面积，进而更好地提高了基板5的散热效果。同时，所述第二冷却件包括冷却罩8，所述冷却罩8与所述电子枪1连接，并罩设于电子束熔化丝材的区域，如此可实现对电子束熔化丝材区域的冷却。所述第三冷却件包括机械臂以及设置于机械臂端部的冷却端头7，所述机械臂跟随着所述电子枪1的运动，对成形后的红热区域进行接触冷却，进而实现对成形后的红热区域进行跟随冷却，所述液冷壳的壳壁内具有液冷腔室，通过向所述液冷腔室内注入液冷介质以对所述真空室2进行降温。通过上述的第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件便于实现在增材制造过程中有效地提高电子束熔丝沉积成形过程中的散热能力，降低温度。

具体地，在本实施例中，电子束熔化丝材的区域具体指的是沉积过程熔池以及周围的小区域，也就是冷却罩8的尺寸可以罩住沉积过程熔池以及周围的小区域，进而提高散热能力，同时也能提高成形件的侧向散热条件，降低成形件的各向异性。

具体地，在本实施例中，基板5上设置有多个卡槽501，多个卡槽501等间距排列设置。相应地，冷却工作台4上设置有多个与卡槽501相配合的凸台401。

需要说明的是，所述基板5与所述冷却工作台4通过卡槽501与凸台401卡接。卡槽501与凸台401卡接可有效地增大基板5与所述冷却工作台4的接触面积，进而更好地提高了基板5的散热效果。同时，基板5与冷却工作台4通过卡槽501与凸台401卡接还可以起到定位与固定基板5的作用，进而保证基板5安装的稳定性。

在可选地示例性实施例中，所述冷却工作台4内设置有第一液冷腔以及设置于所述第一液冷腔相对两端的第一进液口22和第一出液口23；所述基板5上设置有液冷通道502。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，所述冷却工作台4内设置有第一液冷腔以及设置于所述第一液冷腔相对两端的第一进液口22和第一出液口23，在使用过程中，液冷介质通过第一进液口22进入第一液冷腔内，通过第一出液口23流出第一液冷腔，进而实现第一液冷腔内的液冷流动，进而更好的实现冷却工作台4的冷却功能，进而实现对基板5的冷却降温。示例性地，在本实施例中，液冷介质可以为冷却水。

还需要说明的是，在基板5上设置有液冷通道502，用于对基板5进行散热降温。图示中还简易示出了液冷通道502的通道进液口20以及通道出液口21。

具体地，在本实施例中，所述基板5的厚度可以设置为大于或等于20mm。当基板5的厚度为20mm至45mm时，可以在基板5的底部加工宽度为15mm，高度为10mm的矩形凹槽，凹槽彼此之间的间距为15mm，多个矩形凹槽成矩阵分布，基于该尺寸的实施例，可以不设置液冷通道502。

当基板5的厚度为45mm至80mm时，可以在基板5的底部加工与厚度为20mm至45mm的基板5相同的凹槽，在该尺寸的实施例中，基板5上可以设置液冷通道502，且液冷通道502的直径可以设置为15mm。

在可选地示例性实施例中，所述第一液冷腔内设置有多个间隔排列的第一导热金属件402，所述第一导热金属件402一端连接于所述第一液冷腔靠近所述基板5的顶壁，另一端朝向所述第一液冷腔远离所述基板5的底壁延伸。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，在所述第一液冷腔内设置有多个间隔排列的第一导热金属件402，所述第一导热金属件402一端连接于所述第一液冷腔靠近所述基板5的顶壁，另一端朝向所述第一液冷腔远离所述基板5的底壁延伸，设置第一导热金属件402可增加内部冷却水的接触面积，进一步提高散热效果。

具体地，在本实施例中，第一导热件为铜片，铜片具有较好的导热效果，可有效地将其顶部的来自基板5的热量传递至底端，进而与第一液冷腔内的液冷介质接触，进一步提高散热效果。

在可选地示例性实施例中，所述冷却罩8的壁板内侧设置有第二液冷腔801，所述第二液冷腔801为环绕所述冷却罩8内壁的环形腔。

需要说明的是，具体地，所述冷却罩8的壁板内侧设置有第二液冷腔801，所述第二液冷腔801为环绕所述冷却罩8内壁的环形腔，便于实现对冷却罩8罩设的区域进行降温散热。

在可选地示例性实施例中，所述冷却罩8为铜罩，所述铜罩的内侧壁设置有钨层802。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，将所述冷却罩8为铜罩，充分地利用了铜的导热性能比较好的特性。且在铜罩的内侧壁设置有钨层802，由于铜的导热性能好，但可能会因电子的轰击造成局部熔化、损伤等行为，在铜罩内表面沉积钨涂层，可在保证散热效率的同时提高铜罩的耐久性，进而有效地延长冷却罩8的使用寿命。

示例性地，在本实施例中，铜罩的内侧壁沉积的钨层802的厚度可以设置为0.8mm至1.2mm。

具体地，具体操作过程可先将铜罩内部采用喷砂处理粗化后，采用超声清洗等方式去除表面杂质，随后进行真空等离子喷涂钨层802。

在可选地示例性实施例中，所述机械臂为六轴机械臂；所述冷却端头7包括震动控制器704、转向轴707、接触层706、第三液冷腔703以及连接所述第三液冷腔703的第三进液管701和第三出液管702；所述接触层706设置于所述第三液冷腔703的外侧用于接触成形后的红热区域；所述转向轴707与所述冷却端头7连接，带动所述冷却端头7转动，以贴合具备倾斜角度的沉积零件；所述震动控制器704与所述冷却端头7连接，带动所述冷却端头7震动，以使所述接触层706间断性地接触或远离沉积零件。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，将所述机械臂设置为六轴机械臂，六轴机械手臂是一种具有六个轴的机械手臂，其每个轴都是一个关节，允许机械手臂以不同的方式进行移动和旋转。这六个轴是允许机械手臂在x轴、y轴以及z轴平面上进行移动的，以及可以使用滚动、俯仰等运动来进行定位，该功能适用于模拟人手臂的复杂运动，由于六轴机械手臂有着较好的灵活性和强度以及较广的工作范围，便于实现冷却端头7更好地对沉积零件从各个角度实现冷却降温。

在可选地示例性实施例中，所述第三冷却件的个数可以是一个、两个或者多个。

在本实施例中，第三冷却件的个数可以设置为一个至八个，也即在真空室2内可以根据用户的具体需求设置不同个数的第三冷却件，进而实现对沉积后的零件实施良好的跟随接触冷却。

第三冷却件包括机械臂以及设置于机械臂端部的冷却端头7，也即在真空室2内可以设置一个至八个六轴机械臂以及设置于每个六轴机械臂端部的冷却端头7。

示例性地，在本实施例中，第三冷却件的个数为两个，分别置于电子枪1相对的两侧。

具体地，在本实施例中，将所述冷却端头7设置为包括震动控制器704、转向轴707、接触层706、第三液冷腔703以及连接所述第三液冷腔703的第三进液管701和第三出液管702；所述接触层706设置于所述第三液冷腔703的外侧用于接触成形后的红热区域；所述转向轴707与所述冷却端头7连接，带动所述冷却端头7转动，以贴合具备倾斜角度的沉积零件；所述震动控制器704与所述冷却端头7连接，带动所述冷却端头7震动，以使所述接触层706间断性地接触或远离沉积零件，进而实现冷却端头7对沉积零件实现间断性地接触降温。

具体地，在本实施例中，所述第三液冷腔703内设置有多个间隔排列的第二导热金属件705，所述第二导热金属件705一端连接于所述第三液冷腔703的顶壁，另一端朝向所述第三液冷腔703的底壁延伸。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，在所述第三液冷腔703内设置有多个间隔排列的第二导热金属件705，设置第二导热金属件705可增加内部冷却水的接触面积，进一步提高散热效果。

示例性地，第二导热金属件705为铜片。

需要说明的是，铜片具有较好的导热效果，进一步提高散热效果。

在可选地示例性实施例中，接触层706的材料可以为钛合金、钢、铜等材料。

需要说明的是，接触层706的材料为耐高温且不与沉积零件的材料发生反应的材料。例如，对于沉积钢零件，接触层706可采用铜，对于沉积钛合金零件，接触层706可采用石墨。

在可选地示例性实施例中，所述用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统100还包括红外温度监控装置9，所述红外温度监控装置9设置于所述真空室2的内侧壁。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，设置红外温度监控装置9，且将所述红外温度监控装置9设置于所述真空室2的内侧壁，便于实现对真空室2内的温度进行测量和监控，避免出现温度过高的现象。

具体地，在本实施例中，用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统100还包括控制装置，所述控制装置与所述红外温度监控装置9以及所述第三冷却件连接；所述红外温度监控装置9检测到所述红热区温度高于或等于第一预设温度值时，所述控制装置控制所述第三冷却件的接触层706间断性地接触或远离沉积零件，以对沉积零件进行降温；所述红外温度监控装置9检测到所述红热区域的温度低于第二预设温度值时，所述控制装置控制所述第三冷却件远离成形后的红热区域；其中，所述第一预设温度值大于所述第二预设温度值。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，设置控制装置，且将所述控制装置与所述红外温度监控装置9以及所述第三冷却件连接。在使用过程中，所述红外温度监控装置9检测到所述红热区域的温度高于或等于第一预设温度值时，所述控制装置控制所述第三冷却件的接触层706间断性地接触或远离沉积零件，以对沉积零件进行降温；也就是说，当红外温度监控装置9检测到所述红热区域的温度高于或等于第一预设温度值时，将该信号传递给控制装置，控制装置则控制第三冷却件开启工作，进而实施对沉积零件进行接触降温。降温进行一段时间后，当所述红外温度监控装置9检测到所述红热区域的温度低于第二预设温度值时，所述控制装置控制所述第三冷却件远离成形后的红热区域；也即第三冷却件已经对沉积零件降温达到了预设的温度值，已经完成了第三冷却件的降温工作后，此时所述红外温度监控装置9检测到所述红热区域的温度低于第二预设温度值时，红外温度监控装置9将该信号传递给控制装置，控制装置控制第三冷却件远离成形后的红热区域，进而实现了第三冷却件的降温工作；其中，所述第一预设温度值大于所述第二预设温度值，也就是第一预设温度值为一个较高的温度，当红热区域高于或等于该温度值时，需要开启第三冷却件对沉积零件进行降温。第二预设温度值为一个较低的温度，当第三冷却件开启降温工作一段时间后，完成降温工作，使得沉积零件达到了预设的温度值以下之后，即可结束第三冷却件的降温工作。

示例性地，在本实施例中，所述第一预设温度值可以为500℃，第二预设温度值可以为400℃。

可以理解的是，这里并不对第一预设温度值和第二预设温度值进行限定，在其它具体实施例中，可以根据用户的具体需求，将第一预设温度值和第二预设温度值设置为其他预设数值。当然第一预设温度值和第二预设温度值也可以为相同的数值，也即在此种情况下，当红热区域的温度高于或等于该预设温度值时，即可开启第三冷却件的降温，当温度低于该预设温度时，则第三冷却件则停止降温。

在可选地示例性实施例中，所述液冷壳包括顶壁、底壁以及连接所述顶壁和所述底壁的侧壁；所述顶壁具有顶壁液冷腔10以及与所述顶壁液冷腔10连通的顶壁进液口12和顶壁出液口13；所述底壁具有底壁液冷腔以及与所述底壁液冷腔连通的底壁进液口18和底壁出液口19；所述侧壁具有侧壁液冷腔以及与所述侧壁液冷腔连通的侧壁进液口和侧壁出液口；所述第四冷却件还包括涂设于所述真空室2的内侧壁的耐高温黑色涂层11。

需要说明的是，具体地，在本实施例中，所述液冷壳包括顶壁、底壁以及连接所述顶壁和所述底壁的侧壁；所述顶壁具有顶壁液冷腔10以及与所述顶壁液冷腔10连通的顶壁进液口12和顶壁出液口13；所述底壁具有底壁液冷腔以及与所述底壁液冷腔连通的底壁进液口18和底壁出液口19；所述侧壁具有侧壁液冷腔以及与所述侧壁液冷腔连通的侧壁进液口和侧壁出液口；也就是说，在构成真空室2的液冷壳的六个壁面均包括有液冷腔，在进行降温过程中，可通过向液冷壳的六个壁面内通入液冷介质，即可实现对真空室2的整体环境进行降温的效果。便于实现对整个真空室2进行降温，进一步保证散热效果。

还需要说明的是，所述第四冷却件还包括涂设于所述真空室2的内侧壁的耐高温黑色涂层11。如此设置，可有效地利用黑色可有效地吸收热量的原理，进一步提高冷却罩8的散热降温能力，同时将涂层设置为耐高温的黑色涂层，进而保证了涂层在吸收热量，同时还具有较高的稳定性，避免热量聚集导致涂层被破坏。

示例性地，在图示中，侧壁展示了左侧壁和右侧壁，相应地展示了左侧壁进液口14和左侧壁出液口15；右侧壁进液口16和右侧壁出液口17。

具体地，在本实施例中，液冷壳的六个壁面相互独立，每一个壁面均单独具有进液口和出液口，进而实现单独的冷却。如此设置，可更好地实现冷却效果，同时当其中一个壁面出现问题时，可快速定位到问题所在位置，便于用户排查问题，进而实现快速维修。

进一步地，在本实施例中，四个侧壁的进液口均位于靠近底壁的位置，四个侧壁的出液口均位于靠近顶壁的位置，如此设置，可更好地实现降温散热的效果。

示例性地，为了进一步提升降温效果，液冷壳的顶壁、底壁以及侧壁中的每个壁面均由至少两个相互独立的液冷腔构成，如此设置，可将冷却腔进一步分化，进一步提升降温效果，同时进一步便于用户排查出出现问题的所在位置。

示例性地，以顶壁包括两个相互独立的液冷腔为例，两个相互独立的液冷腔之间相互隔离，且两个液冷腔面积相同，两个液冷腔将顶壁进行二等分，且每个相互独立的液冷腔均有自己的进液口和出液口。如此设置，形状较为规则便于实现降温的均匀性，同时便于加工。可以理解的是，当包括三个或四个相互独立的液冷腔时，也可以按照上述的分布规律，将其所在的壁面进行三等分或者四等分。

综上所述，本申请提供的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统100，通过基板5与所述冷却工作台4通过卡槽501与凸台401卡接，在固定和定位的同时，增加接触面积，提高散热能力。通过在冷却工作台4内设置第一液冷腔以及在基板5上设置液冷通道502可以及时将热量导出，同时在第一液冷腔内设置第一导热金属件402增加与液冷介质的接触面积，提高散热效果。通过设计真空室2内壁设置耐高温黑色涂层11和第四冷却件，可有效地吸收并传导真空室2内部热量。通过设计冷却罩8和冷却端头7的随行同步冷却，使得散热效果不随零件的尺寸增大而减弱，可用于成形大型零件。同时，通过冷却罩8还可提高成形件的侧向散热条件，减少粗大柱状晶形成，降低成形件的各相异性。最后，通过设计冷却端头7的力学传感器和震动线圈，进行低频率小幅度震动，防止冷却端头7与红热区接触过久而发生扩散而无法分离；且可根据具体的沉积零件材料更换接触层706，可广泛应用于各种金属材料的制造。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本申请已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施方式技术方案的范围。

另外需要说明的是是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (9)

1.一种用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，其特征在于，所述电子束熔丝增材制造设备包括真空室以及设置于所述真空室内的电子枪和送丝机构；

所述用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统包括第一冷却件、第二冷却件、第三冷却件以及第四冷却件，所述第一冷却件、所述第二冷却件以及所述第三冷却件均设置于所述真空室内，所述第四冷却件包括液冷壳，所述液冷壳的内腔构成所述真空室；

所述第一冷却件包括冷却工作台以及基板，所述基板与所述冷却工作台通过卡槽与凸台卡接；

所述第二冷却件包括冷却罩，所述冷却罩与所述电子枪连接，并罩设于电子束熔化丝材的区域；

所述第三冷却件包括机械臂以及设置于机械臂端部的冷却端头，所述机械臂跟随着所述电子枪的运动，对成形后的红热区域进行接触冷却；

所述液冷壳的壳壁内具有液冷腔室，通过向所述液冷腔室内注入液冷介质以对所述真空室进行降温。

2.根据权利要求1所述的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，其特征在于，所述冷却工作台内设置有第一液冷腔以及设置于所述第一液冷腔相对两端的第一进液口和第一出液口；所述基板上设置有液冷通道。

3.根据权利要求2所述的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，其特征在于，所述第一液冷腔内设置有多个间隔排列的第一导热金属件，所述第一导热金属件一端连接于所述第一液冷腔靠近所述基板的顶壁，另一端朝向所述第一液冷腔远离所述基板的底壁延伸。

4.根据权利要求1所述的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，其特征在于，所述冷却罩的壁板内侧设置有第二液冷腔，所述第二液冷腔为环绕所述冷却罩内壁的腔室。

5.根据权利要求4所述的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，其特征在于，所述冷却罩为铜罩，所述铜罩的内侧壁设置有钨层。

6.根据权利要求1所述的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，其特征在于，所述机械臂为六轴机械臂；

所述冷却端头包括震动控制器、转向轴、接触层、第三液冷腔以及连接所述第三液冷腔的第三进液管和第三出液管；

所述接触层设置于所述第三液冷腔的外侧用于接触成形后的红热区域；

所述转向轴与所述冷却端头连接，带动所述冷却端头转动，以贴合具备倾斜角度的沉积零件；

所述震动控制器与所述冷却端头连接，带动所述冷却端头震动，以使所述接触层间断性地接触或远离沉积零件。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，其特征在于，所述用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统还包括红外温度监控装置，所述红外温度监控装置设置于所述真空室的内侧壁。

8.根据权利要求7所述的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置与所述红外温度监控装置以及所述第三冷却件连接；

所述红外温度监控装置检测到红热区的温度高于或等于第一预设温度值时，所述控制装置控制所述第三冷却件的接触层间断性地接触或远离沉积零件，以对沉积零件进行降温；

所述红外温度监控装置检测到所述红热区域的温度低于第二预设温度值时，所述控制装置控制所述第三冷却件远离成形后的红热区域；

其中，所述第一预设温度值大于所述第二预设温度值。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的用于电子束熔丝增材制造设备的冷却系统，其特征在于，所述液冷壳包括顶壁、底壁以及连接所述顶壁和所述底壁的侧壁；所述顶壁具有顶壁液冷腔以及与所述顶壁液冷腔连通的顶壁进液口和顶壁出液口；所述底壁具有底壁液冷腔以及与所述底壁液冷腔连通的底壁进液口和底壁出液口；所述侧壁具有侧壁液冷腔以及与所述侧壁液冷腔连通的侧壁进液口和侧壁出液口；

所述第四冷却件还包括涂设于所述液冷壳的内侧壁的耐高温黑色涂层。