本發(fā)明涉及快速成型技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種磁控?zé)Y(jié)成型裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前快速成型工藝主要有以下幾種： 1）光固化工藝：采用激光不斷照射光固化液體樹脂使之固化的方法成形；2）分層實(shí)體制造工藝：它采用激光切割箔材，箔材之間靠熱熔膠在熱壓輥的壓力和傳熱作用下熔化并實(shí)現(xiàn)粘結(jié)，一層層疊加制造原型；3）選擇性激光燒結(jié)工藝：采用激光逐點(diǎn)燒結(jié)粉末材料，使包裹于粉末材料外的固體粘結(jié)劑或粉末材料本身熔融實(shí)現(xiàn)材料的粘結(jié)；4）三維印刷工藝：采用逐點(diǎn)噴射粘結(jié)劑來粘結(jié)粉末材料的方法制造原型，該工藝可以制造彩色模型，在概念型應(yīng)用方面很有競爭力；5）無模鑄型制造工藝：采用逐點(diǎn)噴射粘結(jié)劑和催化劑即兩次同路徑掃描的方向制造原型；6）生物材料擠出成形工藝：采用噴頭擠壓生物活性材料，使其連續(xù)擠出噴嘴來制造細(xì)胞生長的支持框架。這些技術(shù)雖然都已經(jīng)成熟，但是各自都存在一些問題，例如，光固化工藝存在價(jià)格昂貴、需要支撐、樹脂收縮導(dǎo)致精度下降，光固化樹脂有一定的毒性的問題；分層實(shí)體制造工藝的材料性能較差、和非激光技術(shù)比成本高、精度低于光固化工藝、設(shè)備復(fù)雜；三維印刷工藝的缺點(diǎn)是成形件的強(qiáng)度較低，只能做概念型使用，而不能做功能性實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、對環(huán)境無污染的磁控?zé)Y(jié)成型裝置及方法，實(shí)現(xiàn)快速成型的目的。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是：一種磁控?zé)Y(jié)成型裝置，它包括用于承載粉末的槽體結(jié)構(gòu)、與粉末接觸并對粉末進(jìn)行燒結(jié)的磁性球體，所述槽體結(jié)構(gòu)外設(shè)置有對磁性球體進(jìn)行加熱的電磁加熱器，所述槽體結(jié)構(gòu)外安裝有用于控制磁性球體移動的電磁鐵。

進(jìn)一步地，所述槽體結(jié)構(gòu)開口位置還設(shè)有用于向槽體結(jié)構(gòu)中添加粉末的填料裝置。

進(jìn)一步地，所述槽體結(jié)構(gòu)為正方體結(jié)構(gòu)，其頂面不封閉。

更進(jìn)一步地，所述電磁鐵的數(shù)量為6個(gè)，其安裝位置分別位于槽體結(jié)構(gòu)的正方體六個(gè)面。

進(jìn)一步地，所述電磁鐵包括鐵芯和纏繞在鐵芯表面的通電線圈，所述通電線圈與電源控制系統(tǒng)相連。

進(jìn)一步地，所述槽體結(jié)構(gòu)內(nèi)還安裝有對粉末進(jìn)行平整操作的平整輥。

進(jìn)一步地，所述粉末為蠟或ABS或尼龍樹脂裹覆砂或聚碳酸酯或陶瓷材料。

進(jìn)一步地，所述槽體結(jié)構(gòu)內(nèi)還安裝有用于對粉末定型的模具。

進(jìn)一步地，所述磁性球體為磁鐵球。

另外本發(fā)明還提供利用上述磁控?zé)Y(jié)成型裝置進(jìn)行燒結(jié)成型的方法，它包括以下步驟：

步驟1）：在槽體結(jié)構(gòu)內(nèi)鋪設(shè)粉末，開啟電磁加熱器對磁性球體加熱，使得磁性球體的溫度高于粉末的熔點(diǎn)；

步驟2）：電磁鐵控制磁性球體在槽體結(jié)構(gòu)內(nèi)的粉末中不斷移動，使得粉末熔化并粘結(jié)在一起成型；

步驟3）：不斷熔化的粉末和下層已成型的部分粘結(jié)，逐步堆積，直到形成完整的成型零件；

步驟4）：燒結(jié)完成后，電磁鐵控制磁性球體遠(yuǎn)離燒結(jié)的零件。

在上述技術(shù)方案中，由于考慮到熔化后粉末體積會減少形成空隙，而平整輥的作用是把粉末材料壓進(jìn)這些空隙，同時(shí)也可以對添加的粉末進(jìn)行平整操作；

大部分無機(jī)材料，例如蠟、ABS、尼龍樹脂裹覆砂、聚碳酸酯、陶瓷材料，它們對磁場沒有感應(yīng)，均可作為本發(fā)明裝置中的燒結(jié)材料；

電磁鐵包括鐵芯和纏繞在鐵芯表面的通電線圈，通過這種設(shè)計(jì)可在鐵芯的中間位置產(chǎn)生近似均勻的磁場，這樣每一對電磁鐵之間也可以形成均勻的磁場，從而更有利于準(zhǔn)確的控制磁性球體的移動。另外所述通電線圈與電源控制系統(tǒng)相連，這是由于根據(jù)預(yù)設(shè)的成型形狀，需要控制磁性球體沿著特定的軌跡移動，這就需要不斷改變磁場的強(qiáng)度和方向，因此可通過電源控制系統(tǒng)來精密控制通電線圈中電流的大小和方向；

另外，槽體結(jié)構(gòu)內(nèi)還安裝有用于對粉末定型的模具，這樣也可以先將粉末添加到槽體結(jié)構(gòu)內(nèi)的模具當(dāng)中，然后磁性球體再對模具內(nèi)的粉末燒結(jié)成型，這樣更加簡單、易操作。

本發(fā)明有益效果如下：

1、選材較為廣泛，只要不影響磁場分布，不影響電磁加熱的材料都可以作為原材料；

2、槽體結(jié)構(gòu)中未被燒結(jié)部分將會成為燒結(jié)部分的支撐結(jié)構(gòu)，因而無需考慮支撐系統(tǒng)；

3、精度可以通過球體的大小來調(diào)節(jié)，球體越小精度越高，另外球體越大精度越低，但加工周期會縮短；

4、成形設(shè)備簡單，成本低；

5、整個(gè)燒結(jié)成型過程對環(huán)境無污染。

附圖說明

圖1 為一種磁控?zé)Y(jié)成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，粉末1、槽體結(jié)構(gòu)2、磁性球體3、電磁加熱器4、電磁鐵5、鐵芯5a、通電線圈5b、填料裝置6、平整輥7、模具8。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示的磁控?zé)Y(jié)成型裝置，它包括用于承載粉末1的槽體結(jié)構(gòu)2、與粉末1接觸并對粉末1進(jìn)行燒結(jié)的磁性球體3，所述槽體結(jié)構(gòu)2外設(shè)置有對磁性球體3進(jìn)行加熱的電磁加熱器4，所述槽體結(jié)構(gòu)2外安裝有用于控制磁性球體3移動的電磁鐵5；所述槽體結(jié)構(gòu)2開口位置還設(shè)有用于向槽體結(jié)構(gòu)2中添加粉末1的填料裝置6；所述磁性球體3為磁鐵球；

所述槽體結(jié)構(gòu)2為正方體結(jié)構(gòu)，其頂面不封閉；所述電磁鐵5的數(shù)量為6個(gè)，其安裝位置分別位于槽體結(jié)構(gòu)2的正方體六個(gè)面；電磁鐵5兩兩相對，安裝時(shí)相對的兩個(gè)電磁鐵5其中一個(gè)對應(yīng)N極，另一個(gè)對應(yīng)S極；所述電磁鐵5包括鐵芯5a和纏繞在鐵芯5a表面的通電線圈5b，所述通電線圈5b與電源控制系統(tǒng)相連；這樣電磁鐵5可兩兩形成一對，每兩個(gè)電磁鐵5之間可以形成均勻分布的電磁場，這樣更加有利于精確控制磁性球體3的移動，同時(shí)磁性球體3可以實(shí)現(xiàn)上下、前后、左右移動，即實(shí)現(xiàn)在整個(gè)槽體結(jié)構(gòu)2內(nèi)空間的移動；

所述槽體結(jié)構(gòu)2內(nèi)還安裝有對粉末1進(jìn)行平整操作的平整輥7；考慮到熔化后粉末1體積會減少形成空隙，而平整輥7的作用是把粉末1材料壓進(jìn)這些空隙，同時(shí)也可以對添加的粉末1進(jìn)行平整操作；

所述粉末1為蠟或ABS或尼龍樹脂裹覆砂或聚碳酸酯或陶瓷材料；

所述槽體結(jié)構(gòu)2內(nèi)還安裝有用于對粉末1定型的模具8；如圖1所示，在本實(shí)施例中可選擇呈圓弧面結(jié)構(gòu)的凹槽形模具8，這樣可以先將粉末1添加到模具8中，磁性球體3在模具8內(nèi)來回移動，即可將粉末1燒結(jié)成對應(yīng)的凹槽形狀；也可選擇制造異形構(gòu)件的模具8，比如最簡單的十字型，則只需要控制磁性球體3沿著兩個(gè)方向移動即可實(shí)現(xiàn)，更加簡單、易操作。

另外，本實(shí)施例的磁控?zé)Y(jié)成型裝置進(jìn)行燒結(jié)成型的方法，包括以下步驟：

步驟1）：通過填料裝置6，在槽體結(jié)構(gòu)2內(nèi)的模具8中添加粉末1，開啟電磁加熱器4對磁性球體3加熱，使得磁性球體3的溫度高于粉末1的熔點(diǎn)；現(xiàn)實(shí)操作中考慮到電磁加熱器4可能對電磁鐵5形成的磁場有干擾，可采取間歇加熱的方式，即加熱一段時(shí)間后，停止加熱，然后在停止加熱的這段時(shí)間內(nèi)再通過電磁鐵5控制磁性球體3移動即可；

步驟2）：電磁鐵5控制磁性球體3在模具8內(nèi)的粉末1中不斷移動，使得粉末1熔化并粘結(jié)在一起成型，同時(shí)平整輥7可對表面的粉末1進(jìn)行平整操作；

步驟3）：不斷熔化的粉末1和下層已成型的部分粘結(jié)，逐步堆積，直到形成完整的成型零件；

步驟4）：燒結(jié)完成后，電磁鐵5控制磁性球體3遠(yuǎn)離燒結(jié)的零件。

另外，上述步驟中，待零件冷卻后可取出對零件進(jìn)行后處理，清理掉開始位置和結(jié)束位置的多余燒結(jié)部分即可。對零件進(jìn)行后處理的方法為機(jī)械加工打磨或熱等靜壓處理或激光束處理或高溫?cái)U(kuò)散處理。