[發(fā)明專(zhuān)利]一種大型三通管件的增材制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910833517.1
• 申請(qǐng)日: 2019-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110587071B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高保華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 佛山宇仁智能科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K9/04
• 分類(lèi)號(hào): B23K9/04;B29C64/10;F16L41/02
• 代理公司: 佛山幫專(zhuān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44387
• 代理人: 曾鳳云

1.一種大型三通管件的增材制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)、選材：根據(jù)目標(biāo)三通管件的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)要求，選定三通管件的主體母管，并對(duì)主體母管的外徑、壁厚和圓度進(jìn)行檢查，排除不合格的主體母管，驗(yàn)收合格主體母管，根據(jù)目標(biāo)三通管件的支管的使用要求和設(shè)計(jì)方案，選定支管原絲和輔劑，并對(duì)支管原絲和輔劑進(jìn)行工藝性能的驗(yàn)收；

步驟(2)、搭建增材制造系統(tǒng)：采用數(shù)字化電弧增材設(shè)備、機(jī)器人、電弧槍頭、送絲機(jī)構(gòu)、紅外短波測(cè)溫裝置、冷卻控制裝置和打印平臺(tái)搭建增材制造系統(tǒng)；

步驟(3)、調(diào)試增材制造系統(tǒng)：根據(jù)目標(biāo)三通管件的三維模型和制造工藝的參數(shù)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上對(duì)支管的增材軌跡進(jìn)行解析，并通過(guò)PLC將解析的軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為控制電弧槍頭運(yùn)動(dòng)的機(jī)械控制程序，之后根據(jù)機(jī)械控制程序啟動(dòng)機(jī)器人帶動(dòng)電弧槍頭運(yùn)行，并對(duì)電弧槍頭的運(yùn)行軌跡進(jìn)行調(diào)試，對(duì)打印平臺(tái)上的旋轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行編程并對(duì)旋轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，對(duì)紅外短波測(cè)溫裝置的運(yùn)行軌跡進(jìn)行編程，并對(duì)其運(yùn)行軌跡進(jìn)行設(shè)備調(diào)試；

步驟(4)、主體管安裝：將主體母管放在打印平臺(tái)上，并與旋轉(zhuǎn)盤(pán)固定安裝，將數(shù)字化電弧增材設(shè)備中的直流電源的正負(fù)極分別連接在電弧槍頭和主體母管上，其中，電弧槍頭連接電源正極，主體母管連接電源負(fù)極；

步驟(5)、增材制造支管：先預(yù)熱支管在主體母管上的交匯增材區(qū)，待預(yù)熱完成后，啟動(dòng)數(shù)字化電弧增材設(shè)備，控制機(jī)器人帶動(dòng)電弧槍頭按照預(yù)定軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，先對(duì)主體母管的一側(cè)進(jìn)行增材打印，增材打印的高度與主體母管的頂部相齊平后，再對(duì)主體母管的另一側(cè)進(jìn)行增材打印，主體母管兩側(cè)增材打印的高度均與主體母管的頂部齊平后，進(jìn)行支管直管段的增材打印，電弧槍頭相對(duì)于主體母管兩側(cè)進(jìn)行增材打印的增材軌跡的形狀為同心弧形，增材軌跡的弧長(zhǎng)隨著增材高度的增加而變長(zhǎng)，主體母管兩側(cè)的增材軌跡最終在主體母管頂部所處的平面位置處相交成完整圓形，之后電弧槍頭相對(duì)于主體母管進(jìn)行增材打印的增材軌跡的形狀為同心圓；

步驟(6)、管件去應(yīng)力熱處理：對(duì)完成直管段增材打印后的三通管件坯進(jìn)行熱處理；

步驟(7)、機(jī)加工：根據(jù)目標(biāo)三通管件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)熱處理后的三通管件坯的內(nèi)孔進(jìn)行機(jī)加工處理，去除位于支管內(nèi)腔中的主體母管的管壁部分，對(duì)支管的內(nèi)外壁進(jìn)行機(jī)加工；

步驟(8)、無(wú)損檢測(cè)驗(yàn)收成品：對(duì)完成機(jī)加工后的三通管件進(jìn)行100％MT和UT檢測(cè)，檢測(cè)合格后驗(yàn)收成品。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型三通管件的增材制造方法，其特征在于，所述主體母管的外徑等于目標(biāo)三通管件的外徑，所述主體母管的圓度偏差小于或等于5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大型三通管件的增材制造方法，其特征在于，所述支管原絲的材質(zhì)為低碳合金鋼，所述支管原絲的絲徑為2-6mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型三通管件的增材制造方法，其特征在于，電弧槍頭在所述主體母管側(cè)部進(jìn)行增材打印的起點(diǎn)為高于主體母管與支管相交線的最低處8-12mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型三通管件的增材制造方法，其特征在于，在步驟(4)中，先將主體母管固定安裝在旋轉(zhuǎn)盤(pán)上后，然后根據(jù)目標(biāo)三通管件的三維模型數(shù)據(jù)，確定支管與主體母管相交線的最低點(diǎn)，之后在主體母管上且位于進(jìn)行增材打印支管的最低點(diǎn)的下方安裝承載底板，最后再將數(shù)字化電弧增材設(shè)備中的電源的正負(fù)極分別連接在電弧槍頭和主體母管上。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大型三通管件的增材制造方法，其特征在于，步驟(5)中對(duì)主體母管上的交匯增材區(qū)進(jìn)行預(yù)熱的溫度為60-250℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型三通管件的增材制造方法，其特征在于，在步驟(5)中的對(duì)主體母管的側(cè)部進(jìn)行增材打印的過(guò)程中，在同一打印層中電弧槍頭的高度保持不變，控制旋轉(zhuǎn)盤(pán)的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)角度以使電弧槍頭對(duì)主體母管的不同位置進(jìn)行增材打印，電弧槍頭完成一道增材打印后，控制電弧槍頭向遠(yuǎn)離主體母管的方向或者靠近主體母管的方向偏移5-10mm后，進(jìn)行同一層的下一道增材打印，同一層增材打印的偏移量累計(jì)達(dá)到支管的打印厚度后，停止電弧槍頭的偏移，并控制電弧槍頭向上運(yùn)動(dòng)一個(gè)偏移高度后，進(jìn)行下一打印層的增材打印。