The invention relates to a 3D printing device and a printing method for preparing aluminum matrix composite materials, which relates to a 3D printing device and a printing method. The invention aims to solve the problems of high cost of 3D printing, high light reflection performance of aluminum alloy, increasing the difficulty of laser 3D printing technology, and uneven distribution of reinforcing particles when laser selective layer by layer printing. The invention adopts ceramic particles and liquid aluminum alloy melt as rapid forming materials, which are respectively stored in two material storage tanks. By adjusting the rotation speed of the screw rod, the powder flow is controlled, and the gas pressure is adjusted to control the feeding and stopping of the aluminum alloy melt and the feeding amount At the printing place, the liquid aluminum alloy melt infiltrates into the gap of ceramic particles under the action of ultrasound, and then seeps out to contact with the surface to be printed and forms a connection. The invention is used for the preparation of aluminum matrix composite reinforced by ceramic particles.
【技术实现步骤摘要】
一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置及其打印方法
本专利技术涉及一种陶瓷颗粒增强的铝基复合材料的制备技术，具体涉及一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置及其打印方法,用于制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料。属于3D打印
技术介绍
具有高比刚度、低热膨胀和高导热等优异性能的陶瓷颗粒增强的铝基复合材料在航空、航天、汽车、电子等领域得到了广泛的应用。目前，铝基复合材料传统而又较为成熟的制备方法主要有粉末冶金法、压力铸造法、搅拌熔铸法、无压浸渗法和喷射沉积法。对于铝基复合材料制备的零部件，都是通过对以上方法制备的铝基复合材料坯件进行铣削、车削等加工方式来实现，加工刀具磨损严重，加工周期长，复杂结构件的应用严重受到高成本、低生产效率的限制。3D打印技术又称增材制造技术，可通过逐层打印的方式来构造零件的技术，主要分为立体光固化成型技术、熔融层积成型技术、3D喷墨打印技术、选区激光烧结技术和分层实体制造技术等。3D打印技术已经应用于铝基复合材料的制备，一种是先利用3D打印技术制备零件的多孔预制体，然后浸渗金属基体，凝...
【技术保护点】
1.一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，它包括三维移动模块，其特征在于：它还包括工控柜(1)、三维超声辅助打印模块(2)和储料输送模块(3)；/n三维超声辅助打印模块(2)包括超声换能器(21)、变幅杆(22)、超声工具头(25)、打印喷嘴(26)、第二温度传感器(27)、第二加热模块(62)和基板(54)；三维移动模块的Z轴支架(28)和XY轴移动系统(56)上下设置，超声换能器(21)安装在Z轴支架(28)上，超声换能器(21)的下端与变幅杆(22)连接，变幅杆(22)上由下至上开设冷却水进口(24)和冷却水出口(23)，变幅杆(22)的下端与超声工具头(25)连接...
【技术特征摘要】
1.一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，它包括三维移动模块，其特征在于：它还包括工控柜(1)、三维超声辅助打印模块(2)和储料输送模块(3)；
三维超声辅助打印模块(2)包括超声换能器(21)、变幅杆(22)、超声工具头(25)、打印喷嘴(26)、第二温度传感器(27)、第二加热模块(62)和基板(54)；三维移动模块的Z轴支架(28)和XY轴移动系统(56)上下设置，超声换能器(21)安装在Z轴支架(28)上，超声换能器(21)的下端与变幅杆(22)连接，变幅杆(22)上由下至上开设冷却水进口(24)和冷却水出口(23)，变幅杆(22)的下端与超声工具头(25)连接，超声工具头(25)将超声作用于位于超声工具头(25)下端的打印喷嘴(26)，超声工具头(25)的下部安装有第二温度传感器(27)，第二加热模块(62)套装在超声工具头(25)上，所述打印喷嘴(26)内槽设有0.2mm的圆槽(262)，打印喷嘴(26)的正下方设有安装在XY轴移动系统(56)上的可加热基板(54)；粉末颗粒和液态铝合金熔体作为成型材料，分别储存在安装于Z轴支架(28)上的储料输送模块(3)中的粉末储料罐(31)和液态金属储料罐(41)中，储料输送模块(3)中的粉末输送系统和液态金属输送系统均与该圆槽(262)相连，液态铝合金熔体在超声作用下浸渗入粉末颗粒缝隙，再渗出与待打印表面接触并形成连接，工控柜(1)对三维超声辅助打印模块(2)、储料输送模块(3)和三维移动模块的打印动作进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，其特征在于：打印喷嘴(26)的圆槽(262)为圆弧过度角。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，其特征在于：超声工具头(25)的钼合金或纯铌或钛合金或钨合金。
4.根据权利要求3所述的一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，其特征在于：三维超声辅助打印模块(2)还包括第三温度传感器(55)和第三加热模块(63)，第三加热模块(63)安装在基板(54)内，第三温度传感器(55)安装在基板(54)的上部。
5.根据权利要求1或4所述的一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，其特征在于：储料输送模块(3)包括粉末储料罐(31)、液态金属储料罐(41)、粉末输送系统和液态金属输送系统；粉末储料罐(31)内装有粉末颗粒(32)，液态金属储料罐(41)内装有铝合金液体(42)，粉末储料罐(31)和液态金属储料罐(41)分别安装在粉末储料罐(31)和液态金属储料罐(41)分别安装在超声工具头(25)左右两侧的Z轴支架(28)上，粉末储料罐(31)和液态金属储料罐(41)的输出端均通过粉末输送系统和液态金属输送系统与圆槽(262)相连。
6.根据权利要求5所述的一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，其特征在于：粉末储料罐(31)内的粉末颗粒(32)为陶瓷颗粒或石墨烯颗粒或金刚石颗粒。
7.根据权利要求5或6所述的一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，其特征在于：液态金属储料罐(41)内的铝合金液体(42)为Al合金或Mg合金或Zn合金或Sn合金。
8.根据权利要求7所述的一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，其特征在于：粉末输送系统包括电机(33)、螺旋杆(34)、第二电磁阀(35)和粉末输送管线(36)；电机(33)安装在粉末储料罐(31)的上端，电机(33)的输出轴穿过粉末储料罐(31)的上盖与位于粉末储料罐(31)内的螺旋杆(34)连接，第二电磁阀(35)安装在粉末储料罐(31)的出料口端并与粉末输送管线(36)的一端连接，粉末输送管线(36)的另一端与圆槽(262)相连。
9.根据权利要求8所述的一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，其特征在于：螺旋杆(34)下部的旋转挤压端为锥形。
10.根据权利要求9所述的一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置，其特征在于：粉末输送...
【专利技术属性】
技术研发人员：许国敬，于汉臣，闫久春，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23
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