CN116890124A - 一种连续可控预热的粉缸结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续可控预热的粉缸结构，包括缸体、推送板、驱动部、防护罩、电磁线圈、数字温度传感器和总控制箱，缸体内滑动连接有推送板，推送板底部固设有驱动部，缸体外侧套设有防护罩，且缸体与防护罩之间围成加热腔，加热腔内设置有两个以上的电磁线圈，数字温度传感器嵌于缸体内侧壁上，总控制箱固设于防护罩外侧，加热腔内还设置有用于调节电磁线圈疏密度的调节件。本发明提出的一种连续可控预热的粉缸结构，通过在缸体外壁上布置多个可独立工作的电磁线圈，并采用数字式高频感应加热，实现连续可控预热，同时设置的调节件，能够在刚开始打印时，将电磁线圈集中至加热腔顶部，以实现将金属粉末快速加热至工作温度，节约等待时间。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，更具体的，涉及一种连续可控预热的粉缸结构。
背景技术
增材制造技术也称为3D打印技术，是一种集计算机设计、材料加工与成型和数字输出等技术为一体的材料快速成型技术。其制造特点在于可用于材料复杂形状成型，尺寸精度高，接近近净成型（近净成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再加工，就可用作机械构件的成形技术）等。增材制造技术通过高能激光能量源在粉体材料上进行快速加热，使粉体材料在极短的时间内快速融化和再凝固过程，达到材料由下而上融化结合的一种材料成型技术。
现有技术中，如公开号为CN114833356A的中国发明专利公开了一种增材制造用高温预热装置，用于降低成型件的内应力，工作台面位于成型缸的上方，装置包括电磁线圈和第一加热管，电磁线圈位于成型件的上方，第一加热管布设在成型缸缸壁的四周。本发明实现了成型件上下表面和四周同时加热的功能，提高了成型件预热温度的一致性，可有效降低内应力。但上述技术方案存在如下缺陷：在工件成型的过程中，基板会逐渐向下移动，但由于第一加热管被固定安装在成型缸的缸壁上，导致位于底部的加热管较长时间的处于无粉料可以加热状态，会造成热量浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有的粉缸加热效果差，且无法充分利用热能。为了克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种连续可控预热的粉缸结构，通过在缸体外壁上布置多个可独立工作的电磁线圈，并采用数字式高频感应加热，实现连续可控预热，有助于保证产品加工质量，同时设置的调节件，能够在刚开始打印时，将电磁线圈集中至加热腔顶部，以实现将金属粉末快速加热至工作温度，节约等待时间。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种连续可控预热的粉缸结构，包括缸体、推送板、驱动部、防护罩、电磁线圈、数字温度传感器和总控制箱，缸体内滑动连接有推送板，推送板底部固设有驱动部，缸体外侧套设有防护罩，且缸体与防护罩之间围成加热腔，加热腔内设置有两个以上的电磁线圈，数字温度传感器嵌于缸体内侧壁上，总控制箱固设于防护罩外侧，且驱动部、电磁线圈和数字温度传感器均与总控制箱电性连接，每个电磁线圈均可独立工作，加热腔内还设置有用于调节电磁线圈疏密度调节件，调节件包括方管、滑块、弹性片、微型电磁铁、条形磁铁和拨片，方管竖向设置于加热腔内，方管一侧开设有滑槽，滑槽内滑动连接有两个以上的滑块，且最顶部的滑块与滑槽侧壁通过接触摩擦固定，相邻的两个滑块之间通过弹性片固定连接，弹性片上固设有微型电磁铁，微型电磁铁与总控制箱电性连接，方管内侧壁上固设有条形磁铁，微型电磁铁与条形磁铁可以相互排斥，滑块靠近电磁线圈一侧还固设有拨片，拨片自由端与其中一个电磁线圈固定连接。
在本发明较佳的技术方案中，所述驱动部为液压推杆。
在本发明较佳的技术方案中，所述防护罩内侧壁上固设有绝热保温层。
在本发明较佳的技术方案中，所述缸体上还固设有快速降温单元，快速降温单元包括金属导热板、导热管、推板和冷却液箱，缸体内具有密闭的真空保温腔，真空保温腔靠近所述推送板一侧的侧壁上横向固设有两个以上的金属导热板，且金属导热板一端延伸至缸体内并与缸体内侧壁平齐，真空保温腔另一侧的侧壁上滑动连接有推板，推板上固设有导热管，且导热管与金属导热板端面可以抵接，导热管的两端伸出真空保温腔外与冷却液箱连接。
在本发明较佳的技术方案中，所述推板一侧还固设有电动推杆，且电动推杆输出端固定连接至所述真空保温腔顶壁。
在本发明较佳的技术方案中，所述弹性片为弧形片。
在本发明较佳的技术方案中，所述加热腔顶部开口处还设置有盖板，且所述方管顶部与盖板底部固定连接。
本发明的有益效果为：
1、本发明提出的一种连续可控预热的粉缸结构，通过在缸体外壁上布置电磁线圈，并采用数字式高频感应加热，实现连续可控预热，有助于保证产品加工质量，具有较高的市场应用前景。
2、设置的快速降温单元，能够在加工结束后，对工件快速降温，减少等待时间。
3、设置的调节件，能够调节电磁线圈的疏密程度，当线圈较为密集时，磁感应越强，从而在不增大电流的情况下能够使金属粉末加热速度变快，同时电磁线圈的负载电流不变的情况下，也不会额外增加发热量，有助于延长电磁线圈的使用寿命，并节约能源消耗。由于在刚开始进行3D打印时，推送板位于缸体的内侧顶部，此时金属粉末也集中在上方，通过收缩线圈，能够在不影响装置正常工作的情况下，对金属粉末快速加热至工作温度，节约等待时间。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种连续可控预热的粉缸结构的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3为调节件的立体结构示意图。
图中：
1、缸体；11、加热腔；12、真空保温腔；2、推送板；3、驱动部；4、防护罩；41、绝热保温层；5、电磁线圈；6、数字温度传感器；7、总控制箱；8、快速降温单元；81、金属导热板；82、导热管；83、推板；84、冷却液箱；85、电动推杆；9、调节件；91、方管；92、滑槽；93、滑块；94、弹性片；95、微型电磁铁；96、条形磁铁；97、拨片；98、盖板。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-3所示，实施例中提供了一种连续可控预热的粉缸结构，包括缸体1、推送板2、驱动部3、防护罩4、电磁线圈5、数字温度传感器6和总控制箱7，缸体1内滑动连接有推送板2，推送板2底部固设有驱动部3，缸体1外侧套设有防护罩4，且缸体1与防护罩4之间围成加热腔11，加热腔11内设置有两个以上的电磁线圈5，数字温度传感器6嵌于缸体1内侧壁上，总控制箱7固设于防护罩4外侧，且驱动部3、电磁线圈5和数字温度传感器6均与总控制箱7电性连接，每个电磁线圈5均可独立工作，加热腔11内还设置有用于调节电磁线圈5疏密度调节件9，调节件9包括方管91、滑块93、弹性片94、微型电磁铁95、条形磁铁96和拨片97，方管91竖向设置于加热腔11内，方管91一侧开设有滑槽92，滑槽92内滑动连接有两个以上的滑块93，且最顶部的滑块93与滑槽92侧壁通过接触摩擦固定，相邻的两个滑块93之间通过弹性片94固定连接，弹性片94上固设有微型电磁铁95，微型电磁铁95与总控制箱7电性连接，方管91内侧壁上固设有条形磁铁96，微型电磁铁95与条形磁铁96可以相互排斥，滑块93靠近电磁线圈5一侧还固设有拨片97，拨片97自由端与其中一个电磁线圈5固定连接。本实施例中，缸体1、推送板2和防护罩4均采用耐火、耐高温的材料的材料制成，能够承受较高的工作温度，且不会开裂。推送板2的外周侧与缸体1的内表面紧密贴合，以防止缸体1内的粉料由缝隙掉落，驱动部3能够驱动推送板2向下方滑动。加热腔11为环形腔室，安装时，电磁线圈5套设在缸体1的外侧，且保证电磁线圈5内圈与缸体1外侧壁紧贴，以防止线圈歪斜，导致加热不均匀的情况。数字温度传感器6设置有两个以上，两个以上的数字温度传感器6沿竖向均匀布置，从而准确测量缸体1内侧不同高度处的温度，方便用于调控加热参数。总控制箱7上集成有液晶显示屏，能够将温度信息显示在屏幕上，使得数据更加直观，总控制箱7通过调节电磁线圈5的电流大小，能够调整加热功率。电磁线圈5在通电时，线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，待加热的金属粉末放置在线圈的内侧，磁束就会贯通整个被加热物体，并在被加热物体的内部产生与加热电流方向相反的感应电流，而金属粉末的电阻较小，再加上较高的电流，其自身会快速发热，从而达到了快速将金属粉末加热至工作温度的目的。调节件9用于调节电磁线圈5的疏密程度，当线圈较为密集时，磁感应越强，从而在不增大电流的情况下能够使金属粉末加热速度变快，同时电磁线圈5的负载电流不变的情况下，也不会额外增加发热量，有助于延长电磁线圈5的使用寿命，并节约能源消耗。由于在刚开始进行3D打印时，推送板2位于缸体1的内侧顶部，此时金属粉末也集中在上方，通过收缩线圈，能够在不影响装置正常工作的情况下，对金属粉末快速加热至工作温度，节约等待时间。其中，滑槽92与方管91的内腔室连通，滑块93为工字型结构并卡于滑槽92内，参见图3；滑块93与电磁线圈5的数量相同，从而使得每个滑块93均可带动其中一个电磁线圈5移动；通过控制通入微型电磁铁95内的电流，可以控制磁力大小，当微型电磁铁95通电后，会产生与条形磁铁96相反的磁场，此时微型电磁铁95与条形磁铁96相斥，使得弹性片94受力弯曲，以改变两个滑块93之间的距离，达到调控电磁线圈5疏密的效果；反之，当微型电磁铁95断电后，其不再产生电磁场，此时微型电磁铁95与条形磁铁96既不相吸也不相斥。
具体的，驱动部3为液压推杆。
具体的，防护罩4内侧壁上固设有绝热保温层41。本实施例中，绝热保温层41可采用玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐中的任一种材料制成，能够减小缸体1内的热量外泄，节约能源。
具体的，缸体1上还固设有快速降温单元8，快速降温单元8包括金属导热板81、导热管82、推板83和冷却液箱84，缸体1上开设有真空保温腔12，真空保温腔12靠近推送板2一侧的侧壁上横向固设有两个以上的金属导热板81，且金属导热板81一端延伸至缸体1内并与缸体1内侧壁平齐，真空保温腔12另一侧的侧壁上滑动连接有推板83，推板83上固设有导热管82，且导热管82与金属导热板81端面可以抵接，导热管82的两端伸出真空保温腔12外与冷却液箱84连接。本实施例中，快速降温单元8能够在加工结束后，对工件快速降温，减少等待时间。其中，真空保温腔12为环形腔室；两个以上的金属导热板81沿竖直方向堆叠设置，且相邻的两个金属导热板81之间预留有空隙，能够避免热量沿着竖向传递；冷却液箱84内设置有导热油，冷却液箱84中设置的循环泵，且导热管82与循环泵连接，金属导热板81与导热管82接触时，能够将缸体1的热量传递至导热管82内的导热油中，从而使缸体1内侧的工件快速冷却。总控制箱7与循环泵电性连接，用于控制快速降温单元8工作。
具体的，推板83一侧还固设有电动推杆85，且电动推杆85输出端固定连接至真空保温腔12顶壁。本实施例中，总控制箱7与电动推杆85电性连接，以控制电动推杆85伸缩。电动推杆85能够驱动推板83上下移动，以控制金属导热板81与导热管82是否接触，由于真空环境的导热系数为零，当金属导热板81与导热管82未接触时，不会发生热交换，从而能够在设备工作时，对缸体1进行保温。
具体的，弹性片94为弧形片。本实施例中，弹性片94在初始状态下为弧形结构，此时相邻的两个滑块93之间的距离最近，当微型电磁铁95通电后，在磁力的作用下会使弧形片伸直，从而使得两个滑块93相互远离；反之，当断电后，在弹性片94的回复力作用下使得两个滑块93恢复原位。
具体的，加热腔11顶部开口处还设置有盖板98，且方管91顶部与盖板98底部固定连接。本实施例中，盖板98能够将加热腔11封闭，以避免热量流失，同时，拉动盖板98可以将电磁线圈5、方管91等结构取出，方便维修和更换。
工作原理：
初始状态时，推送板2位于缸体1内腔的顶部；电动推杆85处于收缩状态，使得金属导热板81与导热管82不接触；弹性片94未受到力的作用，使得若干个电磁线圈5相互靠近，呈较为密集的状态。
加工时，将金属粉末加入至推送板2上，此时总控制箱7控制向电磁线圈5通电，电磁线圈5对金属粉末进行快速加热至工作温度，同时数字温度传感器6会检测金属粉末的温度，并反馈至总控制箱7上的液晶显示屏中，从而动态调节电磁线圈5的加热功率，确保粉缸内的工作温度稳定，保证工件的加工质量；待到金属粉末被加热至工作温度后，驱动部3工作带动推送板2逐步下移，此时，总控制箱7控制向微型电磁铁95内通电，使得微型电磁铁95与条形磁铁96相斥，进而使得弹性片94由弧形片逐步变成直片，此时滑块93相互远离，以使得电磁线圈5逐渐变稀疏，以保证始终能够对整个缸体1中的金属粉末进行加热。
加工完成后，总控制箱7控制电动推杆85伸长，电动推杆85伸长带动推板83下移，使得金属导热板81与导热管82接触，从而利用导热油对缸体1内侧的金属粉末快速散热，以缩短等待时间。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种连续可控预热的粉缸结构，包括缸体（1）、推送板（2）、驱动部（3）、防护罩（4）、电磁线圈（5）、数字温度传感器（6）和总控制箱（7），缸体（1）内滑动连接有推送板（2），推送板（2）底部固设有驱动部（3），缸体（1）外侧套设有防护罩（4），且缸体（1）与防护罩（4）之间围成加热腔（11），加热腔（11）内设置有两个以上的电磁线圈（5），数字温度传感器（6）嵌于缸体（1）内侧壁上，总控制箱（7）固设于防护罩（4）外侧，且驱动部（3）、电磁线圈（5）和数字温度传感器（6）均与总控制箱（7）电性连接，其特征在于：每个电磁线圈（5）均可独立工作，加热腔（11）内还设置有用于调节电磁线圈（5）疏密度的调节件（9），调节件（9）包括方管（91）、滑块（93）、弹性片（94）、微型电磁铁（95）、条形磁铁（96）和拨片（97），方管（91）竖向设置于加热腔（11）内，方管（91）一侧开设有滑槽（92），滑槽（92）内滑动连接有两个以上的滑块（93），且最顶部的滑块（93）与滑槽（92）侧壁通过接触摩擦固定，相邻的两个滑块（93）之间通过弹性片（94）固定连接，弹性片（94）上固设有微型电磁铁（95），微型电磁铁（95）与总控制箱（7）电性连接，方管（91）内侧壁上固设有条形磁铁（96），微型电磁铁（95）与条形磁铁（96）可以相互排斥，滑块（93）靠近电磁线圈（5）一侧还固设有拨片（97），拨片（97）自由端与其中一个电磁线圈（5）固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种连续可控预热的粉缸结构，其特征在于：所述驱动部（3）为液压推杆。
3.根据权利要求1所述的一种连续可控预热的粉缸结构，其特征在于：所述防护罩（4）内侧壁上固设有绝热保温层（41）。
4.根据权利要求1所述的一种连续可控预热的粉缸结构，其特征在于：所述缸体（1）上还固设有快速降温单元（8），快速降温单元（8）包括金属导热板（81）、导热管（82）、推板（83）和冷却液箱（84），缸体（1）内具有密闭的真空保温腔（12），真空保温腔（12）靠近所述推送板（2）一侧的侧壁上横向固设有两个以上的金属导热板（81），且金属导热板（81）一端延伸至缸体（1）内并与缸体（1）内侧壁平齐，真空保温腔（12）另一侧的侧壁上滑动连接有推板（83），推板（83）上固设有导热管（82），且导热管（82）与金属导热板（81）端面可以抵接，导热管（82）的两端伸出真空保温腔（12）外与冷却液箱（84）连接。
5.根据权利要求4所述的一种连续可控预热的粉缸结构，其特征在于：所述推板（83）一侧还固设有电动推杆（85），且电动推杆（85）输出端固定连接至所述真空保温腔（12）顶壁。
6.根据权利要求1所述的一种连续可控预热的粉缸结构，其特征在于：所述弹性片（94）为弧形片。
7.根据权利要求1所述的一种连续可控预热的粉缸结构，其特征在于：所述加热腔（11）顶部开口处还设置有盖板（98），且所述方管（91）顶部与盖板（98）底部固定连接。
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- 2023-09-11 CN CN202311159448.3A patent/CN116890124B/zh active Active
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