一种用于非晶合金热塑性成型3D打印喷头
技术领域
本实用新型涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种用于非晶合金热塑性成型3D打印喷头。
背景技术
随着各国深空探测计划的推进，太空原位制造技术的研究越来越迫切。3D打印技术作为一种增材制造技术，在太空原位制造中有很大的应用前景。
金属材料在航空航天领域有不可替代的作用，现有的地面金属材料3D打印工艺多采用粉末原材料，将金属加热到熔化状态下进行。直接将其应用于太空中，会存在液滴、粉末飞溅和能耗较高的问题。
非晶合金，也被称作金属玻璃，在约为熔化温度三分之二的过冷液相温区(Tg-Tx)具有热塑性，粘度可达到102Pa.s～105Pa.s。将此特性应用于金属材料太空3D打印可降低能耗、避免液滴飞溅。
尽管将非晶合金应用于太空3D打印有诸多优势，其原材料的制备却是一个限制其发展的瓶颈问题。由于非晶合金的制备需要超快冷速，将其制备成丝材或者带材，得到的尺寸还只是在微米级，给3D打印的送料过程造成很大困难。同时，虽然非晶合金在过冷液相温区具有热塑性，但相比液态金属粘度仍然较大，难以直接正向挤出。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于非晶合金热塑性成型3D打印喷头(挤出机)，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于非晶合金热塑性成型3D打印喷头，包括喷头本体、喷嘴、温控装置和送料装置，所述喷头本体的底部位置设置有喷嘴，所述喷头本体的上端设置有送料装置；
所述喷嘴包括电磁线圈、安装槽和磁性钢珠，所述喷头本体的下端开设有安装槽，所述安装槽的顶部铺设有电磁线圈，所述安装槽内安装有磁性钢珠，所述喷嘴的上端设置有温控装置；
所述温控装置包括第一材料熔腔、第一加热电阻丝、第二材料熔腔、第二加热电阻丝、第三材料熔腔和第三加热电阻丝，所述第一材料熔腔、第二材料熔腔和第三材料熔腔均为圆柱形结构，所述第一材料熔腔的外壁铺设有第一加热电阻丝，所述第二材料熔腔的外壁铺设有第二加热电阻丝，所述第三材料熔腔的外壁铺设有第三加热电阻丝；
所述送料装置包括支座、撑杆、固定弹簧和滚轮，所述撑杆的右端固定在支座上，所述撑杆的左端安装有滚轮，所述撑杆的下端设置有固定弹簧。
优选的，所述电磁线圈为非均匀的，从而使得磁性钢珠不仅能上下移动还能转动，且所述电磁线圈的直径小于磁性钢珠的直径，所述磁性钢珠的直径为0.5-3mm。
优选的，所述第一材料熔腔、第二材料熔腔和第三材料熔腔的内径依次减小，所述第一加热电阻丝、第二加热电阻丝和第三加热电阻丝的功率依次增大，从而使得材料逐步充分溶解，且温控范围为0-1000K。
优选的，所述送料装置设置多组，且均匀分布，所述滚轮表面设置有纹路，且多组所述滚轮中有一组主动轮，其余均为从动轮，所述送料装置负载范围为10～1500N，所述棒状材料为非晶态的非晶合金材料。
本实用新型的技术效果和优点：该用于非晶合金热塑性成型3D打印喷头(挤出机)，通过将温控装置设置有第一材料熔腔、第二材料熔腔和第三材料熔腔，配合第一加热电阻丝、第二加热电阻丝和第三加热电阻丝的使用，从而使棒状材料加热温度为非晶合金过冷液相区间温度(Tg-Tx)；通过设置多组送料装置，配合送料装置中滚轮、固定弹簧和撑杆的使用，使得送料装置负载范围为10～1500N；通过在喷头本体的底部设置有喷嘴，配合电磁线圈、和磁性钢球使用，使得非晶态的非晶合金材料经喷嘴由滚动磁性钢珠反向运动挤出的同时滚动带出。本实用新型提出了一种用于非晶合金热塑性成型的3D打印喷头设计，解决了非晶合金材料在过冷液相温区粘度较大难以正向挤出的问题。
附图说明
图1为本实用新型一种用于非晶合金热塑性成型3D打印喷头的结构示意图；
图2为图1中A-A剖视示意图；
图3为本实用新型图2中B处的结构放大示意图；
图4为本实用新型图2中C处的结构放大示意图。
图中：1喷头本体、2喷嘴、201电磁线圈、202安装槽、203磁性钢球、3温控装置、301第一材料熔腔、302第一加热电阻丝、303第二材料熔腔、304第二加热电阻丝、305第三材料熔腔、306第三加热电阻丝、4送料装置、401支座、402撑杆、403固定弹簧、404滚轮、5棒状材料。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供了如图1-4所示的：为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于非晶合金热塑性成型3D打印喷头挤出机，包括喷头本体1、喷嘴2、温控装置3和送料装置4，所述喷头本体1的底部位置设置有喷嘴2，所述喷头本体1的上端设置有送料装置4，所述送料装置4的顶部设置有棒状材料5，具体的，棒状材料5经过送料装置4，送至温控装置3，再经喷嘴2由滚动磁性钢珠203反向运动挤出的同时滚动带出；
所述喷嘴2包括电磁线圈201、安装槽202和磁性钢珠203，所述喷头本体1的下端开设有安装槽202，所述安装槽202的顶部铺设有电磁线圈201，所述安装槽202内安装有磁性钢珠203，所述喷嘴2的上端设置有温控装置3，具体的，棒状材料5经温控装置3逐级加热，在材料熔腔305达到非晶合金过冷液相区间温度(Tg-Tx)；
所述温控装置3包括第一材料熔腔301、第一加热电阻丝302、第二材料熔腔303、第二加热电阻丝304、第三材料熔腔305和第三加热电阻丝306，所述第一材料熔腔301、第二材料熔腔303和第三材料熔腔305均为圆柱形结构，所述第一材料熔腔301的外壁铺设有第一加热电阻丝302，所述第二材料熔腔303的外壁铺设有第二加热电阻丝304，所述第三材料熔腔305的外壁铺设有第三加热电阻丝306；
所述送料装置4包括支座401、撑杆402、固定弹簧403和滚轮404，所述撑杆402的右端铰接在支座401上，所述撑杆402的左端安装有滚轮404，所述撑杆402的下端设置有固定弹簧403，具体的，首先，将棒状材料5送至送料装置4内腔，其中的主动轮滚轮404转动，带动棒状材料5向下移动，同时固定弹簧403推动撑杆402向上，对棒状材料5有加持固定的作用。
具体的，所述电磁线圈201为非均匀的，从而使得磁性钢珠203不仅能转动还能上下移动，，所述磁性钢珠203的直径为0.5-3mm，具体的，根据具体要求来确定磁性钢珠203的大小，通过控制电磁线圈201的电流来控制磁性钢珠203。
具体的，所述第一材料熔腔301、第二材料熔腔303和第三材料熔腔305的内径依次减小，所述第一加热电阻丝302、第二加热电阻丝304和第三加热电阻丝306的功率依次增大，从而使得材料逐步充分溶解，且温控范围为0-1000K，具体的，棒状材料5首先经过第一材料熔腔301，由第一加热电阻丝302进行初步加热，再经第二材料熔腔303，由第二加热电阻丝304进行进一步加热，最后经第三材料熔腔305，由第三加热电阻丝306加热至非晶合金过冷液相区间温度(Tg-Tx)。
具体的，所述送料装置4设置多组，且均匀分布，所述滚轮404表面设置有纹路，且多组所述滚轮404中有一组主动轮，其余均为从动轮，所述送料装置4负载范围为10～1500N，所述棒状材料5为非晶态的非晶合金材料。
具体的，该用于非晶合金热塑性成型3D打印喷头(挤出机)，首先将棒状材料5送至送料装置4内腔，其中的主动轮滚轮404转动，带动棒状材料5向下移动，同时固定弹簧403推动撑杆402向上，对棒状材料5有加持固定的作用；然后棒状材料5经过第一材料熔腔301，由第一加热电阻丝302进行初步加热，再经第二材料熔腔303，由第二加热电阻丝304进行进一步加热，最后经第三材料熔腔305，由第三加热电阻丝306加热至非晶合金过冷液相区间温度(Tg-Tx)；最后再经喷嘴2，通过控制电磁线圈201的电流来控制磁性钢珠203，由控制磁性钢珠203反向运动挤出的同时滚动带出，本实用新型提出了一种用于非晶合金热塑性成型的3D打印喷头设计，解决了非晶合金材料在过冷液相温区粘度较大难以正向挤出的问题。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
