一种金属或金属基复合材料快速成型装置及其成型方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属或金属基复合材料快速成型装置，包括加工平台和位于加工平台上的基板，加工平台上方设有即时清理钢丝刷机构和电阻焊机的导电滚轮；即时清理钢丝刷机构包括位于所述基板上方且相邻设置的滚动轮和钢丝刷一，以及紧贴基板设置的钢丝刷二；导电滚轮、滚动轮、钢丝刷一和钢丝刷二均可在其位置处做旋转运动，且其位置可根据金属箔片堆叠的厚度进行调节，加工平台可进行平面移动。同时还公开了该成型方法，通过焊前即时清理钢丝刷机构对金属箔片进行表面清理，随后导电滚轮在一定压力下对箔片进行层间焊接，最终实现在金属基板上的增材制造过程，本发明专利技术的装置和方法制备的零件强度高、致密度好，适用于零件快速成型的批量生产。

Metal or metal matrix composite material rapid forming device and forming method thereof

The invention discloses a metal or metal matrix composite material fast forming apparatus, including processing platform and substrate processing platform, conductive wire brush roller cleaning instant mechanism and resistance welding machine with machining platform above; instant cleaning mechanism comprises a wire brush is positioned on the substrate and is disposed adjacent to the rolling wheel and a wire brush well, close to the substrate arranged wire brush two; conductive roller, rolling wheels, and a wire brush wire brush two can rotate in its position, and the position can be adjusted according to the thickness of metal foil stack, processing platform for mobile plane. At the same time, the forming method is also disclosed, through instant cleaning before welding wire brush mechanism for surface cleaning of metal foil, then conducting roller under certain pressure on foil layer welding, ultimately increasing material on a metal substrate in the manufacturing process, and the preparation method for parts of this invention, high strength and high density good, suitable for batch production of parts in rapid prototyping.

【技术实现步骤摘要】
一种金属或金属基复合材料快速成型装置及其成型方法
本专利技术涉及快速成型
，特别涉及一种金属或金属基复合材料快速成型装置及方法。
技术介绍
增材制造(AdditiveManufacturing，AM)诞生于20世纪80年代后期，相对于传统的材料去除切削加工技术，AM是一种基于离散-堆积原理、采用材料逐渐累加方式获得实体零件的制造技术，因此也称之为快速成型(RapidPrototyping)、三维打印(3DPrinting)、实体自由制造(SolidFree-formFabrication)。增材制造技术对材料的总体利用率高、完全数字化控制且不受零件结构复杂程度的限制，制造完成的零件几乎不用或需要少量的后期加工即可使用。因此增材制造被认为是“改变世界的制造技术”，在航空航天制造领域、生物医疗领域和设计领域具有不可代替的优势和前景。电阻缝焊或滚焊作为一种传统的焊接方法，适用于同种、异种金属之间的连接，同时基于电阻缝焊或滚焊的应用特性又特别适用于金属箔片之间或金属箔片与厚板材料之间的连接。因此电阻缝焊可以用于多层金属箔片堆叠焊接形成块状实体，机械加工后实现特定几何形装零件的快速成型。但是目前电阻缝焊或滚焊存在很大的缺陷，在焊接铝、铜板材时，由于板材表面的杂质、污垢、氧化层问题，造成板间飞溅、板间焊接质量下降。其次基于电阻缝焊或滚焊方式的增材制造方法在国内还没有相关报道，国外专利技术专利(US20120061027A1)公开了一种利用双超声波发生器耦合焊接的系统，最大推挽功率可达9KW，已经应用于金属箔片的超声增材制造，但由于压电陶瓷材料最大承受功率的限制，焊接金属箔片的有效厚度收到了较大限制。国内专利技术专利(CN201310627808.8)公开了一种辅助加热式超声快速成型方法，利用外加热场预热、软化金属箔片或基体材料，在超声焊接功率受限的条件下增加了金属箔片的可焊厚度与宽度，但快速成型过程中金属箔片的厚度和宽度仍然受限。同时对于金属箔片间添加碳纤维等非金属夹层制造复合材料方面，超声快速成型技术由于受到输入功率的限制，其成品质量并不理想。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种金属或金属基复合材料快速成型装置及成型方法，以达到提供一种低成本、高效率的快速成型方法的目的。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种金属或金属基复合材料快速成型装置，包括加工平台和位于加工平台上的基板，所述加工平台上方设有即时清理钢丝刷机构和电阻焊机的导电滚轮；所述即时清理钢丝刷机构包括位于所述基板上方且相邻设置的滚动轮和钢丝刷一，以及紧贴基板设置的钢丝刷二；所述导电滚轮、滚动轮、钢丝刷一和钢丝刷二均可在其位置处做旋转运动，且其位置可根据金属箔片堆叠的厚度进行调节，所述加工平台可进行平面移动。上述方案中，所述装置还包括控制单元和与控制单元连接的温度监测单元。上述方案中，所述加工平台上方设有与加工平台垂直的主控平板，所述即时清理钢丝刷机构和导电滚轮位于主控平板上。一种金属或金属基复合材料快速成型装置的成型方法，包括如下步骤：(1)即时清理钢丝刷机构对加工前的基板、放置于基板上的金属箔片进行上下表面的清洁处理，除去污垢、氧化层；(2)金属箔片经过导电滚轮的滚压，在金属箔片之间产生的电阻热实现金属箔片一次或者多层多次堆叠焊接，金属箔片之间可加入碳纤维材料，形成金属或金属基复合材料的三维固态块状实体；(3)加工平台对三维固态块状实体进行减材加工，获得所需的几何特征的零件。上述方案中，金属箔片以多层竖排不交错的方式连续堆积，或以多层竖排交错堆积的方式进行连续堆积。进一步的技术方案中，步骤(2)中，焊接操作区进行实时气体保护，所用气体为氩气、氦气或者氮气中的一种或几种的混合气体。进一步的技术方案中，步骤(2)中，使用温度监测单元实时监测金属箔片的温度。进一步的技术方案中，步骤(1)中，在对金属箔片上表面进行打磨清理时，钢丝刷二在其位置进行旋转运动，由加工平台进行平面移动完成其打磨；在对金属箔片下表面进行打磨清理时，金属箔片穿过钢丝刷一和滚动轮，二者相互挤压，由钢丝刷一完成对金属箔片下表面的打磨。进一步的技术方案中，步骤(2)中在金属箔片堆叠焊接时，导电滚轮在其位置进行旋转运动，并对金属箔片提供压力，由加工平台运动带动金属箔片完成焊接过程。通过上述技术方案，本专利技术提供的一种金属或金属基复合材料快速成型装置及成型方法制备的零件强度高、致密度好，非常适用于零件快速成型的批量生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术实施例所公开的一种金属或金属基复合材料快速成型装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例一所公开的金属复合材料成型方法过程示意图；图3为本专利技术实施例二所公开的金属基复合材料成型方法过程示意图；图4为本专利技术实施例所公开的金属箔片多层竖排不交错堆积方式示意图；图5为本专利技术实施例所公开的金属箔片多层竖排交错堆积方式示意图。图中，1、加工平台；2、基板；3、金属箔片；4、导电滚轮；5、滚动轮；6、钢丝刷一；7、钢丝刷二；8、第一层铝箔；9、第二层铝箔；10、碳纤维层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术提供了一种金属或金属基复合材料快速成型装置及成型方法，本专利技术利用成熟的电阻焊技术，具有较大功率，并辅助以即时清理钢丝刷机构的焊前预清理，可以进一步提高加工质量和效率。如图1所示的金属或金属基复合材料快速成型装置，包括加工平台1和位于加工平台1上的基板2，加工平台1上方设有与加工平台1垂直的主控平板，主控平板上设有即时清理钢丝刷机构和电阻焊机的导电滚轮4；即时清理钢丝刷机构包括位于基板2上方且相邻设置的滚动轮5和钢丝刷一6，以及紧贴基板2设置的钢丝刷二7；导电滚轮4、滚动轮5、钢丝刷一6和钢丝刷二7均可在其位置处做旋转运动，且其位置可根据金属箔片3堆叠的厚度进行调节，加工平台1可进行平面移动。该装置还包括控制单元和与控制单元连接的温度监测单元，图中未显示。基板只作为焊接支撑材料，在加工平台进行焊接制得的三维实体的加工之后，基板将与该三维实体分离，而不是最终加工获得零件的一部分。一种金属或金属基复合材料快速成型装置的成型方法，包括如下步骤：(1)即时清理钢丝刷机构对加工前的基板2、放置于基板2上的金属箔片3进行上下表面的清洁处理，除去污垢、氧化层；在对金属箔片3上表面进行打磨清理时，钢丝刷二7在其位置进行旋转运动，由加工平台1进行平面移动完成其打磨；在对金属箔片3下表面进行打磨清理时，金属箔片3穿过钢丝刷一6和滚动轮5，二者相互挤压，由钢丝刷一6完成对金属箔片3下表面的打磨。(2)金属箔片3经过导电滚轮4的滚压，在金属箔片3之间产生的电阻热实现金属箔片3一次或者多层多次堆叠焊接，金属箔片3之间可加入碳纤维材料，形成金属或金属基复合材料的三维固态块状实体；焊接操作区进行实时气体保护，所用气体为氩气、氦气或者氮气中的一种或几种的混合气体；使用温度监测单元实时监测金属箔片3的温度；在金属箔片3堆叠焊接时，导电滚轮4在其位置进行旋转运动，并对金属箔片3提供压力，由加工平台1运动带动金属箔片3完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属或金属基复合材料快速成型装置，其特征在于，包括加工平台和位于加工平台上的基板，所述加工平台上方设有即时清理钢丝刷机构和电阻焊机的导电滚轮；所述即时清理钢丝刷机构包括位于所述基板上方且相邻设置的滚动轮和钢丝刷一，以及紧贴基板设置的钢丝刷二；所述导电滚轮、滚动轮、钢丝刷一和钢丝刷二均可在其位置处做旋转运动，且其位置可根据金属箔片堆叠的厚度进行调节，所述加工平台可进行平面移动。

【技术特征摘要】
1.一种金属或金属基复合材料快速成型装置，其特征在于，包括加工平台和位于加工平台上的基板，所述加工平台上方设有即时清理钢丝刷机构和电阻焊机的导电滚轮；所述即时清理钢丝刷机构包括位于所述基板上方且相邻设置的滚动轮和钢丝刷一，以及紧贴基板设置的钢丝刷二；所述导电滚轮、滚动轮、钢丝刷一和钢丝刷二均可在其位置处做旋转运动，且其位置可根据金属箔片堆叠的厚度进行调节，所述加工平台可进行平面移动。2.根据权利要求1所述的一种金属或金属基复合材料快速成型装置，其特征在于，所述装置还包括控制单元和与控制单元连接的温度监测单元。3.根据权利要求1所述的一种金属或金属基复合材料快速成型装置，其特征在于，所述加工平台上方设有与加工平台垂直的主控平板，所述即时清理钢丝刷机构和导电滚轮位于主控平板上。4.一种如权利要求1-3任一所述的金属或金属基复合材料快速成型装置的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)即时清理钢丝刷机构对加工前的基板、放置于基板上的金属箔片进行上下表面的清洁处理，除去污垢、氧化层；(2)金属箔片经过导电滚轮的滚压，在金属箔片之间产生的电阻热实现金属箔片一次或者多层多次堆叠焊接，金属箔片之间可加入碳纤维材料，形成金属或金属基复合材料的三维固态块状实体；(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪涛，朱训明，王云峰，王波，金伟，
申请(专利权)人：威海万丰镁业科技发展有限公司，山东船舶技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37