一种可选热源增材轧制一体成型装置的制作方法

1.本发明属于金属制造领域，涉及一种金属制造的装置，具体是一种可选热源增材轧制一体成型装置。


背景技术：

2.增材制造由于其能够打印复杂形状零件，具有安全性高、能够实现较高精度、产品多样化程度高等诸多优势，使得其具有较好的应用前景。此外，与传统“减材”和“等材”，增材制造具有高效率、低成本的优势。然而，增材制造的金属和零部件存在力学性能不足的缺陷。
3.此外，研究人员追求材料的强度和韧性的平衡被认为是一种悖论。然而，轧制是用来调整金属材料力学性能的常用手段，由于塑性变形的存在，可以细化晶粒提高材料强度，此外，塑性变形的存在会增加合金内部的位错，提高材料韧性，通过这一方法，可以得到强度较高、韧性优良的材料。
4.然而，针对增材制造合金性能较差问题，采用何种手段提高增材制造制备材料的强度和韧性是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种可选热源增材轧制一体成型装置，该装置能够提供一种可使用不同加工热源熔覆金属粉末的一种增轧一体立体成形的装置，能够对增材工件进行轧制(冷轧和热轧)，并将半成品工件合金在特定温度下退火，能够减少材料内部应力、细化晶粒，从而制造出缺陷少、力学性能优异的材料。
6.针对上述，本发明解决其技术问题而采取的技术方案是：一种可选热源增材轧制一体成型装置，其特征在于，包括工作台，所述工作台上设置有工件移动轨道，所述工件移动轨道上设置有基板，所述基板底部与工件移动轨道相匹配连接，所述工件移动轨道设置有驱动单元，所述驱动单元用于驱动基板沿着工件移动轨道往复移动，所述基板上表面为金属沉积层；
7.还包括有位于基板上方设置的焊枪装置和轧制装置，所述焊枪装置用于在基板的金属沉积层上进行工件金属沉积加工，所述轧制装置包括轧辊固定装置、轧辊轮以及驱动轧辊轮相对基板活动的伺服电机；
8.还包括有位于工作台上设置有加热装置，所述加热装置包括呈蛇形分布于于工作台内的加热管，所述工作台上还设置快冷装置，所述快冷装置位于工作台上表面相对靠近工件移动轨道处设置，用于连接外部冷却设备对基板上的工件进行冷却，所述工作台上还包括有测温装置、测量装置。
9.作为上述方案的进一步设置，所述焊枪装置包括喷嘴，所述喷嘴的前端朝着基板设置，且前端部由内而外依次设置有热源口和送粉口，所述送粉口为梯台形状环绕热源口设置，所述喷嘴后端设置连接器用于连接热源设备。
10.作为上述方案的进一步设置，所述热源口和送粉口分别与气罐相连。
11.作为上述方案的进一步设置，所述伺服电机固定于工作台上，其主轴联动轧辊固定装置上设置的活动轨道，所述轧辊轮两端设置驱动齿轮，所述伺服电机可驱动轧辊轮相对工作台高度方向往复运动，用于控制轧辊轮对金属沉积层的垂直压力。
12.作为上述方案的进一步设置，所述轧辊轮与基板相对的本体与两端的驱动齿轮相对活动设置，所述轧辊轮可相对驱动齿轮自由转动。
13.作为上述方案的进一步设置，所述测温装置设置于工作台上表面，其测温探头正对基板设置。
14.作为上述方案的进一步设置，所述测量装置设置于工作台上表面，其用于对金属沉积层的高度及轧制高度进行精准测量。
15.作为上述方案的进一步设置，所述快冷装置连接的外部冷却设备包括用于淬火的带有油、水、惰性气体中任意一种的冷却介质喷嘴装置。
16.有益效果：本发明的可选热源增材轧制一体成型装置，其相对于现有技术可切换或更换热源以及快冷介质，以适应不同的合金制作需求，此外其相对于现有技术集成了轧制装置、冷热控制装置，能够对增材工件进行轧制(冷轧和热轧)，并将半成品工件合金在特定温度下退火，能够减少材料内部应力、细化晶粒，从而制造出缺陷少、力学性能优异的材料，尤其是本发明装置根据工艺需求计算数值和各种配合数据，通过编写程序控制即可实现对合金的制备，同时基于全程由机械设备控制完成一体成型，其合金的制作过程可复制可控，不会因认为失误等问题导致变化和质量影响，尤其适合用于实验室或测试合金性能的调整制作实验。
附图说明
17.图1是本发明的一体成型装置立体结构示意图。
18.图2是本发明的装置侧面视角结构示意图。
19.图3是本发明的加热装置示意图。
20.图4是本发明的焊枪装置结构示意图。
21.附图标记：1、工作台；11、测温装置；12、测量装置；2、焊枪装置；21、喷嘴；22、热源口；23、送粉口；3、轧制装置；31、轧辊固定装置；311、活动轨道；32、轧辊轮；33、伺服电机；4、快冷装置；5、加热装置；51、加热管；6、工件移动轨道；7、基板；8、金属沉积层。
具体实施方式
22.下面将结合发明附图和实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所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。基于本发明中的技术构思，本领域普通技术人员对技术方案进行修改和替换，均应落在本发明保护的范围内。
23.如图1
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4所示的一种可选热源增材轧制一体成型装置，其特征在于，包括工作台1，所述工作台1上设置有工件移动轨道6，所述工件移动轨道6上设置有基板7，所述基板7底部与工件移动轨道6相匹配连接，所述工件移动轨道6设置有驱动单元，所述驱动单元用于驱动基板7沿着工件移动轨道6往复移动，所述基板7上表面为金属沉积层8；
24.还包括有位于基板7上方设置的焊枪装置2和轧制装置3，所述焊枪装置2用于在基
板7的金属沉积层8上进行工件金属沉积加工，所述轧制装置3包括轧辊固定装置31、轧辊轮32以及驱动轧辊轮32相对基板7活动的伺服电机33；
25.还包括有位于工作台1上设置有加热装置5，所述加热装置5包括呈蛇形分布于于工作台1内的加热管51，所述工作台1上还设置快冷装置4，所述快冷装置4位于工作台1上表面相对靠近工件移动轨道6处设置，用于连接外部冷却设备对基板7上的工件进行冷却，所述工作台1上还包括有测温装置11、测量装置12。
26.作为上述方案的进一步设置，所述焊枪装置2包括喷嘴21，所述喷嘴21的前端朝着基板7设置，且前端部由内而外依次设置有热源口22和送粉口23，所述送粉口23为梯台形状环绕热源口22设置，所述喷嘴21后端设置连接器用于连接热源设备。
27.作为上述方案的进一步设置，所述热源口22和送粉口23分别与气罐相连。
28.作为上述方案的进一步设置，所述伺服电机33固定于工作台1上，其主轴联动轧辊固定装置31上设置的活动轨道311，所述轧辊轮32两端设置驱动齿轮，所述伺服电机33可驱动轧辊轮32相对工作台1高度方向往复运动，用于控制轧辊轮32对金属沉积层8的垂直压力。
29.作为上述方案的进一步设置，所述轧辊轮32与基板7相对的本体与两端的驱动齿轮相对活动设置，所述轧辊轮32可相对驱动齿轮自由转动。
30.作为上述方案的进一步设置，所述测温装置11设置于工作台1上表面，其测温探头正对基板7设置。
31.作为上述方案的进一步设置，所述测量装置12设置于工作台1上表面，其用于对金属沉积层8的高度及轧制高度进行精准测量。
32.作为上述方案的进一步设置，所述快冷装置4连接的外部冷却设备包括用于淬火的带有油、水、惰性气体中任意一种的冷却介质喷嘴装置。
33.实施例：在采用本装置进行增材制造，可根据加工情况不同选择合适的热源喷嘴。本实例中以粉末材料和等离子弧为热源为例子，值得注意的是，其不仅仅局限于实例所述加工热源。
34.本实施例的粉末材料从喷嘴21的送粉口23中送出，等离子弧在喷嘴21的热源口22中工作，粉末材料送粉较等离子弧提前工作，即送粉口23的气罐要先于热源口22工作，通过上述结构在工作台1的基板7上制备出金属沉积层8，由于在每层沉积时送粉气流量和热源的功率是固定不变的，故可认为沉积每一层的高度固定不变，具体高度可由测量装置12进行精确测定，具体测量装置12测量时间和用途见下述。
35.随后，该金属沉积层8与基板7一起共同沿着工作台1上的工件移动轨道6运动至轧制工作区，即轧制装置3的轧辊轮32正下方。在轧制工作区的测量装置12获得金属沉积层8的高度，可人为确定并对轧制装置3进行设定轧制量后，根据选择的轧制方式(冷轧、热轧)，控制加热装置5和快冷装置4开始进行轧制，通过控制轧制装置3的伺服电机33精确控制轧制量。
36.其中，上述的轧制方式：
37.1)选择热轧，需要确定热轧温度，基于测温装置11的测温探头检测工件温升，通过工作台1下的加热装置5对热轧温度进行调整，控制工件温度进行控制调整；
38.2)选择冷轧，测温装置11用测温探头监测工件温度冷却至室温后进行轧制，还可
通过快冷装置12选用适当的方式进行降温。
39.值得注意的是：无论热轧还是冷轧，都需要选择合适的退火温度，以求合金内部生成生产中所需要的相成分及其机械性能。选定相应的退火温度后用测温探头进行温度监测、加热装置5维持工件温度。完成所需退火处理后，根据冷却方式，选择相应的冷却介质对工件进行快速冷却，达到工艺要求。
40.在增材制造过程中不断重复上述送粉、熔融沉积过程及轧制步骤，直至最终形成最终的成形工件。
41.本发明的可选热源增材轧制一体成型装置，其相对于现有技术可切换或更换热源以及快冷介质，以适应不同的合金制作需求，此外其相对于现有技术集成了轧制装置、冷热控制装置，可将半成品合金在特定温度下退火，能够减少材料内部应力、细化晶粒，从而制造出缺陷少、力学性能优异的材料，尤其是本发明装置根据工艺需求计算数值和各种配合数据，通过编写程序控制即可实现对合金的制备，同时基于全程由机械设备控制完成一体成型，其合金的制作过程可复制可控，不会因认为失误等问题导致变化和质量影响，尤其适合用于实验室或测试合金性能的调整制作实验。
42.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。