[實用新型]一種鋁合金絲材微束等離子弧增材制造設備

有效

• 申請號: 201720058434.6
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN206415606U
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 楊永強;王安民;李陽
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F3/115
• 分類號: B22F3/115;C23C4/123;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

技術領域

本實用新型涉及微束等離子弧增材制造設備，尤其涉及一種鋁合金絲材微束等離子弧增材制造設備。

背景技術

增材制造技術又被稱為3D打印技術，以加工材料的不同可以將其分為非金屬增材制造技術和金屬增材制造技術兩大類。

在非金屬增材制造領域，雖然無論是在產業鏈的完整性和技術的成熟程度上都走在了該領域的前列，但是由于材料應用范圍的限制，使得非金屬增材制造技術的發展受到了很大限制。與此同時金屬增材制造技術不斷發展壯大，其優勢是可成型高精度的金屬結構件且其性能也逐漸可以滿足需求，其中以激光為熱源的激光選區熔化技術以及以電子束為熱源的電子束增材制造技術的研究和應用較為成熟。其問題是需配置價格昂貴的激光器、電子束發生器以及相應的光路系統等，且多采用金屬粉末為加工材料，存在著供粉量無法精確控制、材料浪費以及環境污染等問題。

基于金屬增材制造的上述問題，人們在等離子焊接領域受到啟發，采用微束等離子弧為熱源的增材制造技術逐漸受到人們的關注，相關的研究和應用也在不斷推進。但目前為止，市場上還沒有出現較為系統和完整的微束等離子增材制造設備。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種結構簡單、運行可靠的鋁合金絲材微束等離子弧增材制造設備。在加工過程中，通過與移動的成型基臺相互協同作業，簡化了等離子焊槍驅動系統結構的復雜程度，避免焊槍長距離、大跨度運動造成的成型零件精度低的問題。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種鋁合金絲材微束等離子弧增材制造設備，包括等離子槍9、導軌機構、等離子槍驅動機構、中央控制系統1、成型基臺11；所述等離子槍驅動機構搭載等離子槍9在導軌機構上運動；所述成型基臺11安裝在一平移機構上，平移機構搭載成型基臺11在Y軸方向水平往復運動；

所述等離子槍驅動機構包括Z軸方向運動控制器6、Z軸運動導軌7、X軸方向運動控制器13、X軸運動導軌14；

所述Z軸運動導軌7為雙導軌，分別直立在成型基臺11的兩側，Z軸方向運動控制器6安裝在Z軸運動導軌7上；所述Z軸方向運動控制器6和Z軸運動導軌7組成了等離子槍9的Z軸方向驅動；

所述X軸方向運動控制器13安裝在X軸運動導軌14上，X軸運動導軌14的兩端分別安裝在兩個Z軸方向運動控制器6上；所述X軸方向運動控制器13和X軸運動導軌14組成了等離子槍9的X軸方向驅動。

所述平移機構包括Y軸運動導軌15及Y軸方向運動控制器16；所述成型基臺11安裝在Y軸運動導軌15上；由Y軸方向運動控制器16驅動成型基臺11在Y軸方向水平往復運動。

所述Y軸運動導軌15為矩形平板，其兩側開設有截面呈凹字型軌道槽151；所述成型基臺11為一矩形平臺，其置于矩形平板上，并且其下表面與矩形平板的上表面滑動貼合；所述矩形平臺的兩側呈L字形軌道111；L字形軌道111嵌入在凹字型軌道槽151內；

當Y軸方向運動控制器16驅動成型基臺11時，L字形軌道111可在凹字型軌道槽151內運動，進而將成型基臺11限制在沿Y軸方向水平往復運動。

所述X軸運動導軌14上安裝有風琴式防護罩12，用于防止X軸運動導軌14內部積聚灰塵。

所述等離子槍9包括加工集成單元8和弧外填絲器10；所述加工集成單元8連接X軸方向運動控制器13。

所述鋁合金絲材微束等離子弧增材制造設備還包括：高壓保護氣瓶2、微束等離子槍水冷機3、鋁合金絲材供絲器4、送絲機5；

所述高壓保護氣瓶2按照恒定壓力輸出保護氣體，保護氣被傳輸至加工集成單元8內并從等離子槍9流出，起到保護和壓縮等離子弧的作用；所述微束等離子槍水冷機3，將冷水通過回路運送至等離子槍9內部，用于冷卻等離子槍9；所述鋁合金絲材供絲器4，用于將鋁合金絲材按照特定速率輸送至弧外填絲器10內。其中加工集成單元8由中央控制系統1控制并按照加工要求在等離子槍9內產生微束等離子弧，鋁合金絲材通過弧外填絲器10送進微束等離子弧內并被熔化于成型平面上；弧外填絲器10安裝于9等離子槍上端，可拆卸，其位置和傾斜角度均可常規調整。

所述送絲機5是鋁合金絲材的存儲單元，鋁合金絲材供絲器4按設定速率將送絲機5內的鋁合金絲材輸送至弧外填絲器10內。

本實用新型鋁合金絲材微束等離子弧增材制造設備的運行方法，包括如下運行步驟；

等離子槍運動步驟：