[實用新型]熔化極氣體保護焊3D增材修補裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620896896.0
• 申請日: 2016-08-17
• 公開（公告）號: CN206253789U
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 高向東;藍重洲
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/12;B23K9/127;B23K9/133;B23K9/173
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本實用新型涉及增材修補技術領域，尤其涉及一種用于熔化極氣體保護焊的3D增材修補裝置。

背景技術

現(xiàn)有的增材修補方法主要有激光融覆、電弧堆焊、電涂鍍、熱噴涂技術等。激光融覆技術是利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結合的添料熔覆層。電弧堆焊是利用焊條或電極熔敷在基材表面進行堆焊。電涂鍍技術是利用直流電通過電解液時發(fā)生電化學反應,實現(xiàn)金屬在鍍件表面上沉積。熱噴涂是利用某種熱源將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術。

以上修補方法都有一定的局限性，其中激光融覆技術會導致過渡區(qū)應力集中；電涂鍍技術存在涂層結合強度和本身強度不足的問題；電弧堆焊技術和熱噴涂技術的熱影響區(qū)大，易造成工件變形。另外，上述修補技術在修補前未能精確地得到缺陷輪廓參數(shù)，導致修補后的工件仍然存在一定缺陷，修補效果不理想。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種操作方便、可靠性高、適應性強的熔化極氣體保護焊3D增材修補裝置。

本實用新型的另一目的在于，提供一種基于上述修補裝置的修補方法。

本實用新型的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種熔化極氣體保護焊3D增材修補裝置，其主要包括控制器、位于修復工位上方的四軸聯(lián)動平臺、以及設置在聯(lián)動平臺上用于獲取工件的缺陷輪廓三維信息的激光視覺傳感器、用于獲取熔池狀態(tài)信息的紅外視覺傳感器、夾具和熔化極焊炬。所述控制器與四軸聯(lián)動平臺、激光視覺傳感器、紅外視覺傳感器和熔化極焊炬連接，用于控制各部件協(xié)調工作。

具體的，所述控制器與四軸聯(lián)動平臺連接，控制熔化極焊炬在三個方向上的移動及水平方向的轉動，使熔化極焊炬在焊接平臺上以最合適的位置和角度對缺陷進行修補。所述控制器與激光視覺傳感器連接，用于驅動激光視覺傳感器并獲取缺陷的三維輪廓，控制器根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)對缺陷的三維輪廓進行重建，生成最優(yōu)控制代碼。所述控制器與紅外視覺傳感器連接，用于驅動紅外視覺傳感器并獲取熔池的實時圖像時頻參數(shù)，在修補過程中，根據(jù)熔池狀態(tài)實時調整修補參數(shù)，獲得更好的修補效果。所述控制器與熔化極焊炬電連接，用于控制熔化極焊炬的電流大小及保護氣體的流量。所述夾具的一端與四軸聯(lián)動平臺連接，另一端與熔化極焊炬固定，四軸聯(lián)動平臺通過夾具帶動熔化極焊炬移動和轉動，調整到合適的焊接位置。

具體的，所述熔化極焊炬包括焊炬本體、焊絲盤、送絲滾輪、導電嘴和保護罩。所述焊炬本體固定安裝在夾具上。所述焊絲盤安裝在焊炬本體的末端，送絲滾輪設置在焊絲盤與焊炬本體之間，纏繞在焊絲盤上的填充焊絲依次穿過送絲滾輪、焊炬本體和導電嘴，并從導電嘴中凸出。所述保護罩安裝在焊炬本體的另一端，所述導電嘴安裝在保護罩內，與保護罩之間留有間隙，保護氣體從該間隙中流過，在焊接時可以避免熔化的金屬被氧化，影響焊接效果。在焊接時，保護氣體從上往下進入間隙，將導電嘴、填充焊絲和焊接位置覆蓋，形成保護區(qū)。填充焊絲與工件之間通過放電形式形成電弧，填充焊絲和缺陷位置附近的金屬在電弧的作用下熔化，形成熔池，待熔池冷卻后填充焊絲便成為工件的一部分，完成工件缺陷的增材修補。

優(yōu)選的，所述保護罩的厚度要小于導電嘴的厚度，這樣可以節(jié)省材料，減輕焊接的重量。

作為本實用新型的優(yōu)選方案，由于電弧焊的焊接電流較大，為了避免對外界造成干擾或傷害，所述保護罩采用塑料材質制成，塑料材質可以使熔化極焊接的焊嘴與外界絕緣，起到保護作用。

具體的，所述四軸聯(lián)動平臺用于控制熔化極焊炬的位置并調整熔化極焊炬的焊接角度，其組成主要包括沿X軸方向運動的X軸移動單元、沿Y軸方向運動的Y軸移動單元、沿Z軸方向運動的Z軸移動單元和繞垂直于工件的轉軸旋轉的A軸轉動單元。所述X軸移動單元固定在修補平臺上，位于修補工位的上方，Y軸移動單元安裝在X軸移動單元上，Z軸移動單元安裝在Y軸移動單元上，A軸轉動單元安裝在Z軸移動單元上，可相對Z軸移動單元水平轉動。所述A軸轉動單元與夾具固定連接，帶著熔化極焊炬水平轉動，用于調整熔化極焊炬的焊接角度。

作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述紅外視覺傳感器采用波長較短的近紅外線作為視覺傳感器的光源。與遠紅外線相比，近紅外線探測的深度較深，獲取的信息量較多。由于電弧焊在焊接過程中會產(chǎn)生電弧的輻射光干擾，選用近紅外視覺傳感器可以濾去電弧的弧光干擾，提高熔池圖像的成像質量。優(yōu)選的，本實用新型優(yōu)先采用波長約為950納米的近紅外光源。