仿生自动混料系统:梯度异质金属增材制造专用
2025-01-22 16:08
No.1331656786499084288
技术概要
PDF全文
本技术介绍了一种梯度异质金属增材制造专用的仿生自动混料系统,属于异质金属增材制造技术领域。该系统由双粉料仓、电驱下料组件和仿生混料组件构成。双粉料仓通过隔板分为主料仓和辅料仓,共用一个下料口,侧壁设有多个非对称分隔梁。电驱下料组件的电机启动后,偏心轴带动挡板水平运动,控制主料仓和辅料仓与混料室的连通或阻断,实现连续梯度混合。仿生叶轮扇叶表面分布有仿骆驼蜘蛛刚毛结构的微刺,减少金属粉料磨损,提升扇叶耐磨耐冲蚀性能。
背景技术
随着航空航天科技的发展,极端服役环境对空天等核心构件的机械性能和多功能集成性提出了严峻挑战,而传统单一材料体系难以满足。近年来,异质金属结构件因其优异的机械和物化性能引发了广泛关注。利用激光粉床熔化技术,可通过计算机辅助设计制造出高尺寸精度和几何形状复杂的多功能异质金属结构件,实现异质金属结构件的轻量化设计,同时也能对异质金属结构件的强度与耐蚀性进一步优化。激光粉床熔化设备的核心部件之一即为进料装置,其进料效果直接影响异质金属结构件的质量和性能。 现有激光粉床熔化设备进料装置的弊端主要是: 由于传统的激光粉床熔化设备仅允许一次使用单一材料和有限的层间材料过渡,因此难以实现异质金属的有效连接,需要对进料装置进行改进,通过建立金属之间的成分梯度,优化结构的渐进性,可以有效解决异质金属粉末打印时界面不匹配的问题; 用于激光粉床融化技术的金属粉料粒径多在十几微米至几十微米之间,属于具有流变特性的连续介质,打印时金属粉料在下料过程中非常容易发生团聚、静电吸附、堆积以及落粒拱现象,导致下料口堵塞或混料不均,影响打印品质; 3.混料叶轮在混料进料的过程中会受到金属粉料的冲击磨损,导致混料叶轮损耗并需要频繁更换,从而降低设备的耐久性及工作效率; 南洋杉叶片由横向和纵向曲率的双重悬臂结构的锯齿结构阵列组成,其表面能够诱发非对称3D壁面与流体的界面交互作用,调控不同表面张力连续介质的铺展模式,进而实现同一表面上流体的自主择向,效仿南洋杉叶片的锯齿结构能够为仿生自动混料装置设计提供重要思路,以达到减少金属粉料堆积、堵塞或落粒拱现象,实现异质金属有效梯度过渡的目的; 骆驼蜘蛛生活于沙漠地带,能在沙漠中快速自由地穿梭,其身体和足部长满了密密麻麻的刚毛,每根刚毛上又分布许多更小的纤毛,使其免受沙粒的磨损冲蚀,效仿骆驼蜘蛛的刚毛结构可为混料叶轮的设计提供蓝本,以提高混料叶轮的耐磨、耐冲蚀性能,减少设备损耗,提高工作效率; 综观上述激光粉床熔化设备现状,急需一种用于梯度异质金属增材制造的仿生自动混料装置。
实现思路
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技术研发人员:
刘昕崔运坤刘孟骐霍超焦孟阳张晓宇徐泽洲于征磊张志辉郑伟涛
技术所属: 吉林大学.
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