一种用于打印钢锭的4D打印系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于打印钢锭的4D打印系统，增材制造材料为：钢水熔体。本发明专利技术所带来的有益效果：尤其擅长于制作形状简单、无内腔、尺寸大、价格低的大型钢锭。通过采用钢水熔体作为增材制造材料，完成钢锭的制备。具有生产效率高，经济性好等特点。钢水熔体作为工厂已经成熟使用产品，成本低廉，更易获得。

【技术实现步骤摘要】
一种用于打印钢锭的4D打印系统
本专利技术属于钢锭制备
，尤其涉及一种用于打印钢锭的4D打印系统。
技术介绍
近年来，全球各国高度重视增材制造技术的发展，而金属增材制造作为增材制造技术中最耀眼的技术，在中国制造2025、德国工业4.0、重振美国制造业等国家战略中都明确提出相关发展计划。经过多年的发展，金属增材制造已有以激光立体成形技术为代表的同步送粉送丝高能束熔覆技术和以高能束选区熔化技术为代表的粉末床成形技术两个技术方向，在常规制造技术难以触及的高复杂度、小批量、快速响应制造等细分市场，更是取得了长足的发展。麦肯锡发布咨询报告预测，到2025年4D打印可能产生高达1800-4900亿美元的经济效益。当前，增材制造技术已经转向产业化应用，它与信息网络技术的深度融合，将给传统制造业带来变革性影响，被称为新一轮工业革命的标志性技术之一。世界各国纷纷将增材制造作为未来产业发展的新增长点重点培育，推动增材制造技术与信息网络技术、新材料技术、新设计理念的加速融合，力争抢占未来科技和产业制高点。在相关规划政策的引导和支持下，我国增材制造产业快速发展，关键技术不断突破，装备性能显著提升，应用领域日益拓展，生态体系初步形成，涌现出一批具有一定竞争力的骨干企业，形成了若干产业集聚区。目前，我国增材制造产业初步形成了以环渤海地区、长三角地区、珠三角地区为核心，中西部地区为纽带的产业空间发展格局。在环渤海地区，增材制造产业发展处于国内领先地位，形成了以北京为核心，多地协同发展，各具特色的产业发展格局。在长江三角洲地区，具备良好经济发展优势、区位条件和较强的工业基础，已初步形成了包括增材制造设备研究开发、生产、应用服务及相关配套设备的增材制造产业链。在珠三角地区，增材制造产业发展侧重于应用服务，主要分布在广州、深圳、珠海和东莞等地。此外，陕西、湖北、湖南等省份是我国增材制造技术中心和产业化重镇，集聚了一批龙头企业。但是目前金属增材制造，普遍使用金属粉或金属丝，不仅材料种类有限，成本高企，根本无法应用于常规民品件。因此市场更需要钢锭尺寸大、销售价格相对较低，而内部质量要求又极高的钢锭。因此如何提升钢锭生产效率，降低钢锭的内部质量问题，从而为大型锻件提供优质的原材料，有效提升我国制造领域的水平，将我国发展为领先世界的工业技术强国具有重要意义。
技术实现思路
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本专利技术采用如下技术方案：在一些可选的实施例中，一种用于打印钢锭的4D打印系统，增材制造材料为：钢水熔体。其中，包括用于承装钢水熔体的钢包、操作台、底板和喷头组件；所述钢包通过料管与所述喷头组件连接；所述底板安装于所述操作台上，所述喷头组件通过导轨组件设置于所述底板上方。其中，还包括：设置于底板上的由左右两部分拼装而成的初始模；所述初始模包括钢锭模、注入管；所述钢锭模包括环形模腔；所述注入管位于所述钢锭模的轴线上，注入管的出料口设有环形部；所述环形部的末边缘延伸入所述钢锭模的环形模腔内；所述环形部与所述底板形成的缝隙为用于钢水向环形模腔的方向流动的通道；所述钢锭模的外环处设有底盘；所述底盘贴合于所述底板上，所述底盘的外边缘位于钢锭模外，内边缘位于环形模腔内；所述底盘的内边缘和所述环形部的外边缘形成的缝隙为模腔气口；注入管的入料口呈漏斗状；所述钢锭模由上至下模腔内径逐渐增大；所述环形模腔内填充惰性气体，所述环形模腔的顶部设有单向排气阀。其中，所述钢包包括：由上至下依次为包沿砖、渣线砖、包壁砖及包底砖；所述包底砖开设排出口，所述排出口安装流量控制阀；所述包底砖包括：耐冲击部、环侧部、排口部；所述耐冲击部位于钢包的底部中心位置；所述环侧部设置与耐冲击部的外侧，内侧与耐冲击部连接，外侧与包壁砖的内侧壁连接；所述耐冲击部的砖体为实心砖；所述环侧部的砖体为空心砖；所述耐冲击部的下表面设有网状金属支撑体，所述网状金属支撑体的边缘呈散射状伸出若干连接件与所述包壁砖的外侧壁连接；所述排口部位于所述环侧部内，所述排出口开设于所述排口部。其中，还包括：流量控制系统；所述流量控制系统的输出端于所述流量控制阀连接；所述流量控制系统包括：控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、流量计；所述第一温度传感器设置于钢包内；所述第二温度传感器与所述流量计设置于料管上，所述控制器的输入端分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述流量计连接，所述控制器的输出端与所述流量控制阀连接；其中：其中Q为当前流量，Q`为设定流量；T腔为当前时间的钢包内腔的钢水温度，T′腔为T腔的上一单位时间的钢包内腔的钢水温度，T″腔为T′腔的上一单位时间的钢包内腔的钢水温度；T管为当前时间的料管内钢水温度，T′管为T管的上一单位时间的料管内钢水温度；T″管为T′管的上一单位时间的料管内钢水温度；n为设定转速，n′为实际转速；R为当前打印直径，R′为R的上一直径。其中，所述喷头组件的喷口口径为10mm。其中，所述喷头组件喷制的单层钢饼厚度为10mm。其中，喷头组件的喷制方式为由外至内圆形喷制。其中，打印钢锭斜度为1：10。其中，R′-R＝10mm；其中，R为当前打印直径，R′为R的上一直径。本专利技术所带来的有益效果：尤其擅长于制作形状简单、无内腔、尺寸大、价格低的大型钢锭。通过采用钢水熔体作为增材制造材料，完成钢锭的制备。具有生产效率高，经济性好等特点。钢水熔体作为工厂已经成熟使用产品，成本低廉，更易获得。附图说明图1是本专利技术结构简图；图2是本专利技术导轨组件俯视结构示意图；图3是本专利技术导轨组件的左视图；图4是本专利技术导轨组件的主视图；图5是本专利技术钢包结构示意图；图6是本专利技术钢包的仰视图；图7是本专利技术钢包的俯视图；图8是本专利技术初始模其中一部分的结构示意图；图9是本专利技术基底状态示意图；图10是本专利技术流量控制系统结构框图；图11是现有技术中钢锭内的偏析分布照片；图12现有技术中钢锭内缩孔、疏松及杂物缺陷示意照片。具体实施方式以下描述和附图充分地展示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。在一些说明性的实施例中，大部分工艺采用的材料普遍是粉末和丝材，其中粉末材料最为常见，粉末材料对颗粒的形状和粒度分布都有较高的要求，成形件对金属粉末中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于打印钢锭的4D打印系统，其特征在于，增材制造材料为：钢水熔体。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于打印钢锭的4D打印系统，其特征在于，增材制造材料为：钢水熔体。


2.如权利要求1所述的一种用于打印钢锭的4D打印系统，其特征在于：包括用于承装钢水熔体的钢包、操作台、底板和喷头组件；所述钢包通过料管与所述喷头组件连接；所述底板安装于所述操作台上，所述喷头组件通过导轨组件设置于所述底板上方。


3.如权利要求2所述的一种用于打印钢锭的4D打印系统，其特征在于：还包括：设置于底板上的由左右两部分拼装而成的初始模；
所述初始模包括钢锭模、注入管；所述钢锭模包括环形模腔；所述注入管位于所述钢锭模的轴线上，注入管的出料口设有环形部；所述环形部的末边缘延伸入所述钢锭模的环形模腔内；所述环形部与所述底板形成的缝隙为用于钢水向环形模腔的方向流动的通道；所述钢锭模的外环处设有底盘；所述底盘贴合于所述底板上，所述底盘的外边缘位于钢锭模外，内边缘位于环形模腔内；所述底盘的内边缘和所述环形部的外边缘形成的缝隙为模腔气口；
注入管的入料口呈漏斗状；
所述钢锭模由上至下模腔内径逐渐增大；
所述环形模腔内填充惰性气体，所述环形模腔的顶部设有单向排气阀。


4.如权利要求3所述的一种用于打印钢锭的4D打印系统，其特征在于：所述钢包包括：
由上至下依次为包沿砖、渣线砖、包壁砖及包底砖；
所述包底砖开设排出口，所述排出口安装流量控制阀；
所述包底砖包括：耐冲击部、环侧部、排口部；
所述耐冲击部位于钢包的底部中心位置；所述环侧部设置于耐冲击部的外侧，内侧与耐冲击部连接，外侧与包壁砖的内侧壁连接；所述耐冲击部的砖体为实心砖；所述环侧部的砖体为空心砖；所述耐冲击部的下表面设有网状金属支撑体，所述网状金属支撑体的边缘呈散射状伸出若干连接件与所述包壁砖的外侧壁连接；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国祥，缪志刚，张辉，臧国荣，
申请(专利权)人：三鑫重工机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32