[發明專利]一種電弧快速成型方法

有效

• 申請號: 201910271294.4
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109909588B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 郭晉昌;連瀟;邊建瀟;張建銳;胡天林;羅宏博;史紅燕
• 申請（專利權）人: 隴東學院
• 主分類號: B23K9/133
• 分類號: B23K9/133;B23K9/167
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 趙娟

本發明提出一種電弧快速成型方法。第一步，在TIG焊槍與快速成型工件上通電，并在焊槍與快速成型工件之間引傳熱電弧，在工件上形成熔池；第二步，將快速成型工件斷電以使傳熱電弧熄滅，送絲機構向前送焊絲，焊絲通電，在焊槍與焊絲之間引傳質電弧，焊絲熔化后向熔池中熔滴過渡；第三步，將焊絲斷電以使傳質電弧熄滅，送絲機構回抽焊絲以使焊絲離開傳熱電弧區域；第四步，快速循環重復上述步驟。本發明將傳熱和傳質過程分開，可獨立控制熱量輸入和焊絲熔化的速度；傳熱電弧燃弧時間和電流大小可控制快速成型工件熱輸入和熔池大小，避免工件過多熱輸入；傳質電弧燃弧時間和電流大小可控制焊絲熔化速度和熔滴大小，保證成型效率。

技術領域

本發明涉及一種電弧快速成型方法。

背景技術

電弧快速成型技術是以電弧作為熱源，基于“離散-堆積”原理，利用三維CAD數據，采用逐點和逐層成型方法制造模具或零件等的一項先進制造技術，該技術由于加工周期短、性能好、成本低、可控性好、成型形狀及材料不受限制等特點，已成為當今高效、靈活生產的關鍵技術。傳統的電弧快速成型是通過3D打印技術與電弧焊的結合，TIG焊槍安裝在3D打印機的工作頭上，TIG電焊機的正極與快速成型工件相連，TIG電焊機的負極與TIG焊槍相連，工作時，通過焊槍與母材之間的引弧以在母材上形成熔池，然后將焊絲伸入焊槍與母材之間的電弧中，利用電弧的高溫將焊絲熔化，形成熔滴，實現傳質；同時利用電弧高溫將快速成型工件熔化，形成熔池。熔滴過渡，實現工件快速成型。這種方式在使用時，同一個電弧維持傳熱和傳質，傳熱和傳質過程無法單獨控制；提高電弧電流可保證焊絲熔化速度，保證成型效率，但同時提高了成型工件熱輸入，熱量積累可能使工件變軟塌陷，影響成型，同時過多的熱輸入是成型工件晶粒粗大，降低力學新能；反之，若降低電弧電流，則會影響成型效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種傳熱和傳質過程可單獨控制的電弧快速成型方法。可降低傳熱電弧燃弧時間和電流大小，避免快速成型工件的熱量積累引起工件變軟塌陷，同時避免工件晶粒粗大，影響力學性能；可增大傳質電弧燃弧時間和電流大小，保證焊絲熔化速度，保證成型效率。

本發明的技術方案是這樣實現的：電弧快速成型方法包括以下步驟：第一步，在TIG焊槍與快速成型工件上通電，并在TIG焊槍與快速成型工件之間引傳熱電弧，以便在快速成型工件上形成熔池；第二步，將快速成型工件斷電以使快速成型工件與TIG焊槍之間的傳熱電弧熄滅，送絲機構向前送焊絲，焊絲通電，在TIG焊槍與焊絲之間引傳質電弧，焊絲熔化后向熔池中熔滴過渡；第三步，將焊絲斷電以使焊絲與TIG焊槍之間的傳質電弧熄滅，送絲機構回抽焊絲以使焊絲離開TIG焊槍與快速成型工件的傳熱電弧區域；第四步，快速循環重復第一至第三步。

進一步地，為控制電弧在TIG焊槍與快速成型工件以及TIG焊槍與焊絲之間切換，將焊機的正極分為兩支路分別與快速成型工件和焊絲相連，在兩支路上各串接上一個IGBT模塊，并通過單片機控制兩個IGBT模塊的通斷。

進一步地，送絲機構通過所述單片機控制。

進一步地，通過單片機控制電流在快速成型工件和焊絲上的通斷時間以控制電弧的停留時間；通過單片機給焊機內的IGBT模塊控制信號以控制電流大小。

進一步地，送絲機構包括電機、減速機構、送絲輪以及壓絲輪。

進一步地，焊絲與送絲機殼體之間通過絕緣材料隔離以防送絲機殼體帶電。