[發明專利]齒輪油泵激光-電弧復合異質增材制造系統及方法

有效

• 申請號: 201811108233.8
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN108994459B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 劉雙宇;張心明;劉國昌;張天馳;張宏
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: B23K26/342
• 分類號: B23K26/342;B23K26/348
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

1.齒輪油泵激光-電弧復合異質增材制造系統的增材制造方法，其特征在于，具體按照以下步驟進行：

步驟一，使用工業控制計算機（8）中設置的軌跡數據生成模塊（6），將齒輪油泵異質泵體3D模型分層，得到齒輪油泵異質泵體分層模型和層數層高數據，對齒輪油泵異質泵體分層模型進行圓弧插補，生成齒輪油泵異質泵體單層增材軌跡，將層數層高數據和單層增材軌跡數據輸送至數控工作臺（18），以調整基板（17）的位移；

步驟二，安裝基板（17）：

將基板（17）水平安裝在數控工作臺（18）上；

步驟三，工業控制計算機（8）與激光器控制柜（11）、電弧焊機（14）、送絲機（16）之間信號連接，激光器控制柜（11）與激光器（10）信號連接，電弧焊機（14）與電弧焊槍（159）之間導管連接，使用工業控制計算機（8）中的工藝參數調整模塊（7）設置工藝參數；

所述工藝參數為：激光器（10）的激光功率為1.8kW，離焦量為+3mm，電弧焊槍（159）的電弧電壓為26V，電弧焊機（14）的焊接電流為200A，保護氣體為純Ar，送絲機（16）輸送焊絲速度為5m/min；

步驟四，工業控制計算機（8）通過機器人控制柜（13）控制機器人（12），所述機器人（12）的法蘭上連接有增材制造裝置（15），機器人（12）帶動增材制造裝置（15）移動到增材制造開始點（3），調整增材制造裝置（15）的位置，使激光束垂直于基板（17）；

所述增材制造裝置（15）包括復合送絲頭（153），復合送絲頭（153）較長軸線上依次設有電弧噴嘴（151）、激光頭（157）和送絲嘴（158）的安裝孔，電弧焊槍（159）通過電弧噴嘴（151）螺紋固定在復合送絲頭（153）上，焊絲M1（156）穿過電弧焊槍（159）；復合送絲頭（153）螺紋固定在激光頭（157）下方，激光頭（157）的下出口即為激光出口（154），上方與激光器（10）連接，激光頭（157）的側面連接在機器人（12）的法蘭上；送絲嘴（158）螺紋固定在復合送絲頭（153）上，送絲機（16）將焊絲M2（155）通過送絲管線送到送絲嘴（158）；

所述增材制造開始點（3）是異質增材制造的起始點；

所述電弧噴嘴（151）軸線與激光出口（154）軸線的夾角為30°，激光出口（154）軸線與送絲嘴（158）的夾角為60°；

步驟五，泵體內側異質增材區域（4）制造：

在復合送絲頭（153）上安裝孔的兩側各分布有一條冷卻管道，每條冷卻管道都有一個冷卻水進水口（152）和冷卻水出水口（160），冷卻水泵（9）與冷卻水進水口（152）和冷卻水出水口（160）管道連接，開啟冷卻水泵（9）；

工業控制計算機（8）同步發出指令給激光器控制柜（11）、電弧焊機（14）、送絲機（16）、數控工作臺（18），激光將焊絲M2（155）熔化，電弧焊槍（159）將焊絲M1（156）熔化，二者形成聯合熔池，并在激光的作用下充分混合形成異質增材區域（4），當制造的泵體毛坯異質層寬度達到10mm，即到達增材制造方式切換點（5）處時，送絲機（16）停止送絲；

數控工作臺（18）運行速度為1.0m/min，制造工藝是在Ar氣的保護下進行的；

增材制造方式切換點（5）插有控制送絲機（16）開啟與關閉的控制指令，增材制造方式切換點（5）就是異質增材與單質增材的切換處；

步驟六，泵體外側單質增材區域（1）制造：

激光輔助電弧焊槍（159）將焊絲M1（156）熔化，沉積完成泵體外側的單質增材區域（1），直至完成設定軌跡；

步驟七，工業控制計算機（8）發出指令控制機器人（12）向上移動3mm，并回到上一層增材制造開始點（3），然后重復上述步驟五～步驟六，制造齒輪油泵異質泵體的剩余部分；

步驟八，重復步驟七，直至齒輪油泵異質泵體毛坯增材制造完成，工業控制計算機（8）通過激光器控制柜（11）控制激光器（10）關閉，電弧焊機（14）停止送絲并停止工作，關閉冷卻水泵（9），通過機器人控制柜（13）控制機器人（12）帶動增材制造裝置（15）回到安全位，齒輪油泵異質泵體毛坯制造完成。

2.根據權利要求1所述齒輪油泵激光-電弧復合異質增材制造方法，其特征在于，所述焊絲M1（156）為不銹鋼焊絲，焊絲M2（155）為鎳鉻合金焊絲。