[發明專利]一種鋁合金電弧輔助涂覆增材制造系統及方法

有效

• 申請號: 201710203286.7
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106925787B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 魏正英;杜軍;趙光喜;姚云飛;劉偉;賀鵬飛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;C23C4/123;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種鋁合金電弧輔助涂覆增材制造方法，其特征在于，基于鋁合金電弧輔助涂覆增材制造系統，鋁合金電弧輔助涂覆增材制造系統，包括封閉手套箱(2)、三維移動平臺(19)、基板(20)、坩堝(9)、涂覆頭(17)、電弧熱源(10)、電源、第一供氣系統、第二供氣系統及控制器(16)；

坩堝(9)固定于封閉手套箱(2)上，三維移動平臺(19)、基板(20)及電弧熱源(10)均位于封閉手套箱(2)內，基板(20)位于三維移動平臺(19)上，涂覆頭(17)的上端與坩堝(9)的底部出口相連通，涂覆頭(17)的下端插入于封閉手套箱(2)內且正對基板(20)，電弧熱源(10)固定于封閉手套箱(2)的頂部且正對基板(20)，坩堝(9)的外壁上纏繞有感應線圈(7)，感應線圈(7)與電源相連接，坩堝(9)的頂部開口處設有坩堝蓋(8)，第一供氣系統與封閉手套箱(2)相連通，第二供氣系統與坩堝(9)相連通，控制器(16)的輸出端與電源的控制端相連接，第一供氣系統及第二供氣系統與控制器(16)相連接；

包括以下步驟：

1)繪制待制造工件的三維模型，再將待制造工件的三維模型輸入到控制器(16)中；

2)將鋁合金原材料加入到坩堝(9)中，控制器(16)控制電源，通過感應線圈(7)對坩堝(9)中的鋁合金原材料進行加熱，使坩堝(9)中的鋁合金原材料加熱至熔融狀態，控制器(16)控制第一供氣系統及第二供氣系統工作，通過第一供氣系統更換封閉手套箱(2)中的空氣，通過第二供氣系統向坩堝(9)中充入惰性氣體，使熔融狀態的鋁合金原材料在惰性氣體的驅動下從涂覆頭(17)中的流道連續流出；同時控制器(16) 控制電弧熱源(10)工作，通過電弧熱源(10)在基板(20)上形成微熔池，涂覆頭(17)中流道流出的熔融狀態的鋁合金原材料掉落到微熔池中；同時，控制器(16)根據待制造工件的三維模型通過三維移動平臺(19)帶動基板(20)運動，從而在基板(20)上涂覆出所需工件，完成鋁合金電弧輔助涂覆增材的制造。

2.根據權利要求1所述的鋁合金電弧輔助涂覆增材制造方法，其特征在于，所述第一供氣系統包括真空泵(1)、氬氣罐(3)及第一電磁閥(4)，其中，真空泵(1)與封閉手套箱(2)相連通，氬氣罐(3)的出氣口通過第一電磁閥(4)與封閉手套箱(2)相連接，控制器(16)與第一電磁閥(4)相連接。

3.根據權利要求2所述的鋁合金電弧輔助涂覆增材制造方法，其特征在于，所述第二供氣系統包括第二電磁閥(6)、第三電磁閥(11)以及用于檢測坩堝(9)內氣壓的壓力表(5)，氬氣罐(3)的出氣口通過第二電磁閥(6)與坩堝(9)的入氣口相連通，第三電磁閥(11)與坩堝(9)的出氣口相連通，壓力表(5)的輸出端與控制器(16)的輸入端相連接，控制器(16)的輸出端與第二電磁閥(6)的控制端及第三電磁閥(11)的控制端相連接。

4.根據權利要求3所述的鋁合金電弧輔助涂覆增材制造方法，其特征在于，壓力表(5)的輸出端依次經電荷放大器(13)及轉換器(15)與控制器(16)的輸入端相連接；控制器(16)通過轉換器(15)及固態繼電器(14)與第一電磁閥(4)的控制端、第二電磁閥(6)的控制端及第三電磁閥(11)的控制端相連接。

5.根據權利要求1所述的鋁合金電弧輔助涂覆增材制造方法，其特征在于，還包括第一溫度傳感器(12)，在使用時，將鋁合金原材料加入到坩堝(9)中，通過感應線圈(7)將所述鋁合金原材料加熱到熔融狀態，通過第一溫度傳感器(12)檢測所述熔融狀態下鋁合金原材料的溫度信息，第一溫度傳感器(12)的輸出端與控制器(16)的輸入端相連接。

6.根據權利要求5所述的鋁合金電弧輔助涂覆增材制造方法，其特征在于，還包括用于檢測基板(20)溫度的第二溫度傳感器，其中，第二溫度傳感器的輸出端與控制器(16)的輸入端相連接，控制器(16)的輸出端與電弧熱源(10)的控制端相連接。

7.根據權利要求1所述的鋁合金電弧輔助涂覆增材制造方法，其特征在于，控制器(16)與三維移動平臺(19)之間通過固高控制卡(18)相連接。