本发明专利技术公开了一种基于高频脉冲电源的非晶薄带3D打印装置，非晶薄带输送机构用于向基板上输送非晶薄带；打印头机构位于基板的上方，且打印头机构与基板能够相对运动；高频脉冲电源的第一极和第二极分别与打印头机构和基板电连接，其中，第一极为正极，第二极为负极，或，第一极为负极，第二极为正极；高频脉冲电源和压力传感器均与控制系统连接；压力传感器设置在打印头机构上，压力传感器用于采集打印头机构与基板上非晶薄带之间的接触压力；控制系统用于根据接触压力与预设的脉冲电流触发压力阈值之间的大小关系控制高频脉冲电源输出脉冲电流。本发明专利技术解决了现有非晶合金零件制造中存在系统复杂、高能耗、制造环境要求严格的问题。格的问题。格的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种基于高频脉冲电源的非晶薄带3D打印装置
[0001]本专利技术涉及金属增材制造领域，具体涉及到一种基于高频脉冲电源的非晶薄带3D打印装置。
技术介绍
[0002]增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法，从无到有。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。
[0003]非晶合金具有高强度、高耐磨性、高弹性等优良的力学性能。但相较于一般金属材料来说，非晶合金成型困难。非晶合金的制备原理是由超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，组成它物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性，没有晶态合金的晶粒、晶界存在。非晶合金因其独特的结构特性展现出一些常规金属材料难以媲美的优异性能，同时还具有遗传、记忆、软磁、大磁熵等特点，加上其优异的穿甲性能，精密净成形加工及优异的耐腐蚀性等特性，使之被认为是目前在军事武器、航空航天、生物医疗、电子设备和体育等行业具有重要应用前景的新一代金属材料。
[0004]然而，众所周知，大多数非晶合金由于晶化、结构弛豫或热引起的相分离而变脆。同时非晶合金容易氧化，这不仅导致脆化，而且还增加了玻璃形成所需的临界冷却速率。因此，即使在存在惰性气体的情况下，也很难通过传统的熔合工艺连接非晶合金。目前非晶合金零件的制备方法主要有热塑性成形法、粉末烧结法、焊接组装法和增材制造法等。热塑性成形法(如模压、吹塑等)难以制造形状复杂的大尺寸零件；后三种方法虽然突破了尺寸限制问题，但粉末烧结法制备需要模具和烧结炉，成形过程比较繁琐；焊接组装时焊接部位与基体的性能差异限制了制件的应用范围；增材制造(如非晶粉末选区激光熔化)成形过程中，以激光为代表的高能束流增材制造方法具有设备造价高、设备复杂、体积比较庞大、辐射污染、同等功率下成型速度慢等问题。因此，新的非晶合金大尺寸复杂零件低成本高效成形方法显得尤为重要。
[0005]如专利文献CN109465442A公开了一种非晶合金零件的锻造/增材复合制造方法并具体公布了利用粉末烧结技术将非晶合金粉末材料制成预锻坯,然后将该预锻坯置于闭式锻造模具内进行闭式热模锻造,得到非晶合金零件主体结构,最后在该主体结构上利用能场辅助增材制造技术加工出局部相对尺寸小的精细结构,或一些锻造不能成形的结构,如薄壁筋板类、中空壳体、随形冷却流道等。相应地获得了一种大尺寸、复杂非晶合金零件锻造/增材复合制造方法,特别是对非晶合金主体结构与局部精细结构之间的界面连接性能进行了强化和提升。但是该专利公开的非晶合金成型工艺较为复杂，并且非晶合金成本较高，装置占用体积空间较大，系统造价高。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于高频脉冲电源的非晶薄带3D打印装置，其目的在于解决现有非晶合金零件制造中存在系统复杂、装备占用空间大、高能耗、制造环境要求严格的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0008]一种基于高频脉冲电源的非晶薄带3D打印装置，包括高频脉冲电源、打印头机构、压力传感器、基板、控制系统和非晶薄带输送机构，所述非晶薄带输送机构用于向所述基板上输送非晶薄带；所述打印头机构位于所述基板的上方，且所述打印头机构与所述基板能够相对运动；所述高频脉冲电源的第一极和第二极分别与所述打印头机构和所述基板电连接，其中，所述第一极为正极，所述第二极为负极，或，所述第一极为负极，所述第二极为正极；所述高频脉冲电源和所述压力传感器均与所述控制系统连接；所述压力传感器设置在所述打印头机构上，所述压力传感器用于采集所述打印头机构与所述基板上非晶薄带之间的接触压力；所述控制系统用于根据所述接触压力与预设的脉冲电流触发压力阈值之间的大小关系控制所述高频脉冲电源输出脉冲电流。
[0009]进一步地，所述非晶薄带输送机构包括非晶薄带缠绕盘、张紧轮机构、惰轮、主动轮、从动轮和薄带引导机构，所述主动轮和所述从动轮的圆柱面相互接近形成用于非晶薄带穿过的缝隙，所述薄带引导机构设置在靠近所述基板上端面的位置，所述非晶薄带缠绕盘上的非晶薄带的一端依次绕经所述张紧轮机构和所述惰轮后，再依次穿过所述主动轮和所述从动轮形成的缝隙和所述薄带引导机构。
[0010]进一步地，所述非晶薄带输送机构还包括剪断机构，所述剪断机构设置在所述薄带引导机构的出口位置。
[0011]进一步地，还包括升降机构和运动平台，所述升降机构位于所述运动平台的上方，所述升降机构和所述运动平台均与所述控制系统连接，所述打印头机构设置在所述升降机构上，所述基板设置在所述运动平台上。
[0012]进一步地，所述基板与所述运动平台之间设置有绝缘板。
[0013]进一步地，所述打印头机构包括套筒、打印头、紧固垫片、压盖和连接螺栓，所述打印头远离所述基板的一端伸进所述套筒内，所述压力传感器位于所述套筒内且与所述打印头远离所述基板的一端接触，所述紧固垫片通过所述连接螺栓连接在所述套筒的下端实现对所述打印头的固定，所述压盖通过所述连接螺栓连接在所述套筒的上端实现对所述压力传感器的固定。
[0014]进一步地，所述打印头的一端与所述压力传感器之间还设置有弹性缓冲机构。
[0015]所述弹性缓冲机构包括沿所述打印头的一端向下开设的滑道、滑动设置在所述滑道内的T形滑块以及套设在所述T形滑块上的弹性件，所述T形滑块的上端面与所述压力传感器接触，所述弹性件的一端抵在所述打印头的一端，另一端抵在所述T形滑块上。
[0016]进一步地，所述打印头靠近所述基板的一端呈尖头状、平面状或球头状。
[0017]进一步地，所述高频脉冲电源输入采用交流220V
±
10％，输入频率为50Hz
±
10％；输出脉冲频率为百赫兹至兆赫兹。
[0018]进一步地，所述高频脉冲电源采用间歇脉冲输出方式。
[0019]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0020]本专利技术提供的一种基于高频脉冲电源的非晶薄带3D打印装置，基于装置在接通电时会利用电流产生热量来实现非晶薄带的焊接效果。具体地说，非晶薄带通过非晶薄带输送机构送至基板上，再将打印头机构和基板分别连接至高频脉冲电源的正负两极，使得打印头机构、基板和高频脉冲电源构成回路，当打印头机构对基板上的非晶薄带施加压力到一定值时，压力传感器采集到的接触压力作为高频脉冲电源输出脉冲电流的触发信号，当接触压力大于预设的脉冲电流触发压力阈值时，控制系统控制高频脉冲电源输出脉冲电流，也就是说，控制系统使得高频脉冲电源输出一个波形的电流，将打印头机构和基板间的非晶薄带瞬间本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于高频脉冲电源的非晶薄带3D打印装置，其特征在于，包括高频脉冲电源(1)、打印头机构(2)、压力传感器(3)、基板(4)、控制系统(5)和非晶薄带输送机构(6)，所述非晶薄带输送机构(6)用于向所述基板(4)上输送非晶薄带；所述打印头机构(2)位于所述基板(4)的上方，且所述打印头机构(2)与所述基板(4)能够相对运动；所述高频脉冲电源(1)的第一极和第二极分别与所述打印头机构(2)和所述基板(4)电连接，其中，所述第一极为正极，所述第二极为负极，或，所述第一极为负极，所述第二极为正极；所述高频脉冲电源(1)和所述压力传感器(3)均与所述控制系统(5)连接；所述压力传感器(3)设置在所述打印头机构(2)上，所述压力传感器(3)用于采集所述打印头机构(2)与所述基板(4)上非晶薄带之间的接触压力；所述控制系统(5)用于根据所述接触压力与预设的脉冲电流触发压力阈值之间的大小关系控制所述高频脉冲电源(1)输出脉冲电流。2.根据权利要求1所述的一种基于高频脉冲电源的非晶薄带3D打印装置，其特征在于，所述非晶薄带输送机构(6)包括非晶薄带缠绕盘(601)、张紧轮机构(602)、惰轮(603)、主动轮(604)、从动轮(605)和薄带引导机构(606)，所述主动轮(604)和所述从动轮(605)的圆柱面相互接近形成用于非晶薄带穿过的缝隙，所述薄带引导机构(606)设置在靠近所述基板(4)上端面的位置，所述非晶薄带缠绕盘(601)上的非晶薄带的一端依次绕经所述张紧轮机构(602)和所述惰轮(603)后，再依次穿过所述主动轮(604)和所述从动轮(605)形成的缝隙和所述薄带引导机构(606)。3.根据权利要求2所述的一种基于高频脉冲电源的非晶薄带3D打印装置，其特征在于，所述非晶薄带输送机构(6)还包括剪断机构(607)，所述剪断机构(607)设置在所述薄带引导机构(606)的出口位置。4.根据权利要求1所述的一种基于高频脉冲电源的非晶薄带3D打印装置，其特征在于，还包括升降机构(7)和运动平台(8)，所述升降机构(7)位于所述运动平台(8)的上方，所述升降机构(7)和所述运动平台(8)均与所述控制系统(5)连接，所述打印头...
【专利技术属性】
技术研发人员：李波波，刘靖驰，卢秉恒，朱刚，王博昌，王琳鑫，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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