技术领域
[0001] 本实用新型属于
增材制造技术领域，特别涉及一种金属增材制造过程中工件的锤击强化装置。
背景技术
[0002] 增材制造过程采用计算机设计
软件制作工件三维模型，然后在计算机中对三维模型进行分层切片处理，使三维模型离散化为一系列二维层面，对每一层面进行路径规划、参数优化，再利用
能量源进行逐层扫描并逐层添加材料，从而将三维模型转换成实体工件。
[0003] 但是，在现有的金属增材制造过程中，熔融金属在极大的
温度梯度下迅速
熔化和
凝固，可能在工件内部的层与层之间、不同搭接的道与道之间等局部区域产生各种特殊的内部
冶金缺陷；如，局部未熔合、气隙、卷入性和析出性气孔、裂纹，并严重影响成型工件的内部
质量、
力学性能。
[0004] 现有的金属增材制造过程中，熔池顶部界面类似椭球体，熔池底部界面近似
水平，熔池界面温度从熔池底部到熔池顶部不断变化，导致已凝固成型的部分存在热
应力；同时，由于材料
相变也会产生残余应力，可能导致出现气孔、缝隙和裂纹等瑕疵，影响成型工件表面的
精度和力学性能。
[0005] 此外，成型工件熔池顶部界面类似椭球体，导致成型层表面的平整度并不好，随着成型层的累积和成型件尺寸的不断增大，容易导致塌边和凹陷等问题。
[0006] 为此，有必要采取一定的残余应力释放及性能改善措施，抑制气孔和裂纹的出现，并提高成型工件表面精度，改善成型工件的制造精度和力学性能。
发明内容
[0007] 为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种金属增材制造过程中工件的锤击强化装置。
[0008] 所述金属增材制造过程中工件的锤击强化装置包括锤击强化装置本体，直线运动部件，运动调节部件，
锁紧部件，锤击执行部件，锤击调节
支架，
数据处理及测量控制单元和
基座；其特征在于：所述直线运动部件与所述锤击强化装置本体固定连接；所述运动调节部件与所述锤击调节支架固定连接，其中所述运动调节部件包含至少1组直线传动机构并可带动所述锤击执行部件在垂直方向产生位移；所述锤击执行部件的冲击头往复动作，与处于增材制造过程中的工件
接触，实现锤击作业；所述锤击强化装置本体与所述数据处理及测量控制单元连接；所述锤击强化装置本体与所述基座固定连接。
[0009] 为了保障锤击过程中所述强化装置的工作
稳定性、降低噪音并提高锤击动作的安全性，所述金属增材制造过程中工件的锤击强化装置，其特征在于：所述锁紧部件根据工况及所述数据处理及测量控制单元
指定的
位置紧固锁死所述运动调节部件于所述直线运动部件之上，所述工况包括但不限于系统启动初始化、系统紧急停车和其他需要锁定所述运动调节部件的情形；所述直线运动部件及所述运动调节部件在所述数据处理及测量控制单元的控制下调整所述锤击执行部件的位置；所述数据处理及测量控制单元通过接收增材制造过程的工艺参数及控制指令确定锤击工艺参数并跟随增材制造工艺执行装置及处于增材制造过程中的工件的位置调整所述锤击执行部件的锤击力及锤击
频率。
[0010] 本实用新型与
现有技术相比，具有以下优点：
[0011] 1、本实用新型设置有锤击执行部件，其冲击头对成型层进行锤击，有效释放成型件内部残余应力，改善金属内部组织形态，提高组织均匀性，在改善力学性能的同时增强了塑性，起到抑制裂纹萌生的作用，进而提高了成型件的疲劳寿命。
[0012] 2、本实用新型的锤击过程可有效降低成型件气孔的出现几率，有助于组织应力的释放，进而减少裂纹的产生。
[0013] 3、本实用新型可改善成型层表面的平整度，不但避免了塌边和凹陷的发生，还有效提高了成型件的尺寸精度。
[0014] 4、本实用新型在改善沉积层表面平整度的同时，还使成型层产生了微
变形，并使金属晶格发生变形，从而形成型变储能，促进金属恢复再结晶，实现组织应力的释放，进而减小了成型件的变形，不但提高了成型件的尺寸精度，还扩大了成型件的尺寸极限。
[0015] 5、本实用新型通过调整锤击力、频率、作用时间及锤击点距离成型件增材制造加工点的距离，可根据成
型材料的差异灵活选择锤击方案，使得本实用新型可以适用不同金属成型工件加工的需要。
[0016] 6、本实用新型的数据处理及测量控制单元通过工艺数据的融合，可引入配合使用的增材制造设备的工艺参数实现了加工数据的共享；同时，通过工艺数据的分析处理，可用于将本实用新型应用于相关的智能制造
大数据平台及相关系统的构建。
附图说明
[0017] 下面通过本实用新型的一种优选的
实施例，配合图形详细介绍本方案的具体内容及实施方式，本实施例仅是为了便于本实用新型的公开，本实用新型的内容不限于所述实施例。
[0018] 图1是本实用新型一种金属增材制造过程中工件的锤击强化装置实施例的工作状态示意图。
[0019] 图2是本实用新型一种金属增材制造过程中工件的锤击强化装置实施例锤击作业的控制
流程图。
[0020] 图1中：1-锤击强化装置本体，2-直线运动部件，3-运动调节部件，4-锁紧部件，5-锤击执行部件，6-增材制造工艺执行装置，7-增材制造过程中工件位置调整装置，8-处于增材制造过程中的工件，9-锤击调节支架，10-数据处理及测量控制单元，11-基座。
具体实施方式
[0021] 如图1所示，本实用新型一种金属增材制造过程中工件的锤击强化装置及其使用方法中，所述装置包括锤击强化装置本体1，直线运动部件2，运动调节部件3，锁紧部件4，锤击执行部件5，锤击调节支架9，数据处理及测量控制单元10，基座11；其特征在于：所述直线运动部件2与所述锤击强化装置本体1固定连接；所述运动调节部件3与所述锤击调节支架9固定连接，其中所述运动调节部件3包含至少1组直线传动机构并可带动所述锤击执行部件5在垂直方向产生位移；所述锤击执行部件5的冲击头往复动作，与处于增材制造过程中的工件8接触，实现锤击作业；所述锤击强化装置本体1与所述数据处理及测量控制单元10连接；所述锤击强化装置本体1与所述基座11固定连接。
[0022] 为了保障锤击过程中所述锤击强化装置的工作稳定性、降低噪音并提高锤击动作的安全性，本实用新型采用了如下技术方案，其特征在于：采用所述锁紧部件4，根据工况及所述数据处理及测量控制单元10指定的位置紧固锁死所述运动调节部件3于所述直线运动部件2之上，所述工况包括但不限于系统启动初始化、系统紧急停车和其他需要锁定所述运动调节部件3的情形；其特征还在于：所述直线运动部件2及所述运动调节部件3在所述数据处理及测量控制单元10的控制下调整所述锤击执行部件5的位置，所述数据处理及测量控制单元10通过接收增材制造过程的工艺参数及控制指令确定锤击工艺参数并跟随增材制造工艺执行装置6及处于增材制造过程中的工件8的位置调整所述锤击执行部件5的锤击力及锤击频率。
[0023] 如图1及图2，本实施例通过如下步骤实现工件的随动强化：
[0024] a)装置布放，将所述金属增材制造过程中工件的锤击强化装置固定于需要进行强化作业的金属增材制造设备近前，调整所述金属增材制造过程中工件的锤击强化装置确保其所包括的部件中的基座与地基固定连接。
[0025] b)静态检查，确保所述金属增材制造过程中工件的锤击强化装置所包括的锤击强化装置本体，直线运动部件，运动调节部件，锁紧部件，锤击执行部件，锤击调节支架，数据处理及测量控制单元完好，没有零件缺失，并确认所述锁紧部件处于锁死状态。
[0026] c)锤击位置初始化，接通所述金属增材制造过程中工件的锤击强化装置的动力源，调整所述锤击执行部件的冲击头与增材制造工艺执行装置作业点之间的距离，使所述距离与当前的成型材料相适应，并通过所述锁紧部件紧固所述直线运动部件。
[0027] d)锤击作业，所述增材制造工艺执行装置在成型路径上进行当前道次的成型作业，同时启动所述锤击执行部件，通过所述锤击执行部件输出持续的冲击力，伴随着所述增材制造工艺执行装置相对于增材制造过程中工件位置调整装置的移动，进入凝固态的高温成型层在所述锤击执行部件持续的冲击下逐渐冷却。
[0028] e)道次间调整，继续进行金属增材制造过程，所述增材制造工艺执行装置在扫描路径上进行下一道次的成型作业，解锁所述锁紧部件，调整所述运动调节部件，使所述锤击执行部件的冲击头移动一个与单道次相适应的距离，随着所述增材制造工艺执行装置相对于成型路径上的继续移动，所述锤击执行部件的冲击头对该道次的成型层持续进行冲击。
[0029] f)循环作业，伴随金属增材制造过程的进行，重复所述道次间调整步骤，在成型路径上完成余下的各道次锤击作业直至成型件制造完成。
[0030] g)作业结束，所述金属增材制造过程结束后，所述锤击执行部件继续完成从当前锤击位置到成型终点的锤击工作，保存数据至数据处理及测量控制单元，结束锤击作业。
[0031] 本实用新型通过机械锤击的方式改善了金属增材制造过程中材料残余应力及工件变形对工件强度、精度、外形技术指标的影响，采用简洁的直线位置控制结构解决了锤击作用点跟随工件增材制造路径的技术问题，通过对工艺参数和工况参数的综合处理，有选择地设置锤击频率、力度、持续时间，在提高本实用新型适用范围的同时，改善了本实用新型的技术效果。
[0032] 本实用新型针对现有的金属增材制造设备结构进行了改进设计，如图2是本实用新型一种金属增材制造过程中工件的锤击强化装置实施例锤击作业的控制流程图，所述控制流程图作为实施本实用新型的一种优选的方案存在，但本实用新型不限于本优选实施例的内容，任何在本实用新型构思范围内的
修改和替换，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
