一种基于交变磁场的金属丝材增材设备及增材方法

摘要

本发明提供了一种基于交变磁场的金属丝材增材设备，至少包括数控装置、基板以及沉积头，所述的基板与沉积头均安装于数控装置上，所述的基板位于沉积头的下方，所述的沉积头包括屏蔽外壳以及安装在屏蔽外壳上的线轮，金属丝缠绕在线轮上，所述的屏蔽外壳内设置有送丝轮、陶瓷导向管、交变磁场线圈以及保护气体管，所述的屏蔽外壳的顶部开有进丝口，送丝轮安装于进丝口的下方，陶瓷导向管竖直固定于送丝轮的下方，所述的交变磁场线圈缠绕在陶瓷导向管下部的外壁上。本发明同时还提供了基于上述增材设备的增材方法，本发明解决了现有的金属粉末难以制备、价格高，以及激光光源能量效率低等问题。

主权项

一种基于金属丝材增材设备的增材方法，所述金属丝材增材设备至少包括数控装置、基板以及沉积头，所述的基板与沉积头均安装于数控装置上，并能够在数控装置的控制下移动，所述的基板位于沉积头的下方，所述的沉积头包括屏蔽外壳以及安装在屏蔽外壳上的线轮，金属丝缠绕在线轮上，所述的屏蔽外壳内设置有送丝轮、陶瓷导向管、交变磁场线圈以及保护气体管，所述的屏蔽外壳的顶部开有进丝口，送丝轮安装于进丝口的下方，所述的送丝轮设有两个，两送丝轮相互平行且对辊，陶瓷导向管竖直固定于送丝轮的下方，且陶瓷导向管的轴线与两送丝轮相切，所述的交变磁场线圈缠绕在陶瓷导向管下部的外壁上，所述的屏蔽外壳的底部设有出液口，陶瓷导向管的底端位于出液口的上方，所述的保护气体管设置于陶瓷导向管的底部，保护气体管的进气口处通入保护气体，且保护气体管的出气口朝向出液口；所述的金属丝由进丝口进入屏蔽外壳内并穿过送丝轮进入陶瓷导向管中，金属丝在交变磁场线圈的作用下在陶瓷导向管内熔化成金属液滴，金属液滴由出液口处滴落至基板上；其特征在于所述增材方法包括以下步骤：(1)、生成待制造工件的三维模型，将三维模型按照厚度h进行切片分层，单层的厚度h为0.05～0.5mm，并由起始单层至终止单层依次读取每一单层的二维轮廓信息，从而将工件的三维形状信息转换成一系列二维轮廓信息；(2)、数控装置将起始单层的二维轮廓信息转化为移动指令，控制沉积头按照二维轮廓运动，同时开启送丝轮及交变磁场线圈，送丝轮将缠绕在线轮上的金属丝送入陶瓷导向管中，交变磁场线圈在陶瓷导向管内产生交变磁场，金属丝在交变磁场的作用下产生涡流热，从而发生熔化形成金属液滴；(3)、金属液滴在保护气体的气氛保护下，由出液口处滴落至基板上；(4)、沉积头在数控装置的控制下，按照该单层的二维轮廓进行填充，不断移动直至该单层沉积完成；(5)、基板向下运动h距离，然后数控装置将下一单层的二维轮廓信息转化为移动指令，重复步骤(2)～(4)，直至完成终止单层的沉积。