[實用新型]水陸兩用原位電弧增材制造設備

有效

• 申請號: 201921411521.0
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN210587585U
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 王振民;鐘啟明;徐孟嘉;張芩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/00;B23K9/32;B23K9/16;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: 霍健蘭;梁瑩

本實用新型提供了一種水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：包括寬禁帶增材電源、潛水送絲機、焊炬、保護裝置、機器人、壓縮氣裝置和保護氣裝置；所述焊炬與機器人連接，以實現機器人帶動焊炬移動進行電弧增材操作；所述寬禁帶增材電源、潛水送絲機和焊炬依次連接；所述潛水送絲機還與保護氣裝置連接；所述寬禁帶增材電源分別與壓縮氣裝置和保護氣裝置連接，以實現壓縮氣裝置和保護氣裝置的打開和關閉。該設備可實現水陸兩用，可形成高挺度高速氣幕以形成局部干燥空間，便于獲取焊絲與母材之間距離，可提高電弧增材制造工藝質量。

技術領域

本實用新型涉及電弧增材制造技術領域，更具體地說，涉及水陸兩用原位電弧增材制造設備。

背景技術

電弧增材制造具有設備成本低廉、材料利用率高、結構尺寸適應性廣等特點，相較于傳統制造技術更具有柔性化、個性化的優勢，在海洋資源開發、海洋工程建設、船舶裝備設計制造以及應急修復等領域具有廣闊的應用前景。

按作業位置的不同，應用在海工領域的電弧增材制造可分為水線以上的電弧增材制造與水下電弧增材制造。水線以上的電弧增材制造與常規的陸上增材制造工況類似，可直接應用陸上設備；而水下電弧增材制造則面臨海洋環境的考驗，復雜的水下工況對電弧穩定性造成顯著影響進而決定成形過程以及工藝效果的一致性，其對控制電弧能量的電源及相關設備等具有更高要求。

水下電弧增材制造可分為濕法、干法以及局部干法三種類型。其中，濕法僅通過藥芯焊絲進行自保護形式的水下作業而無排水措施，設備簡單經濟，但存在成型質量差等不足；干法應用壓力容器將待焊區域隔離排水，使電弧燃燒環境接近于陸上作業工況，因而具有成型質量高的優點，但其配套設備造價昂貴且施工周期長、效率低；局部干法應用排水裝置進行局部排水，使加工區域處于相對干燥的環境，配套設備簡單，工位適應性寬，成型質量較好。

水下局部干法綜合了濕法和干法的優點，是水下電弧增材制造的優選方法且其采用的局部排水措施使之具備應用于水線以上增材制造作業的可操作性。

現階段，應用于海洋工程等前述領域的電弧增材制造設備仍存在以下不足：

(一)設備功能單一，難以或無法進行水陸兩用；(二)電源為通用陸上Si基焊接電源，性能平庸，功率密度低，電弧能量控制粗放。例如，中國發明專利申請《水下電弧增材制造設備》(公開號：CN 108161173A)，該設備特點是利用防水組件形成局部干燥區域并采用約束件約束熔融金屬流動，該設備雖能提高水下電弧增材結構件的成型質量，但采用了非常復雜的防水組件及約束組件，難以實現水陸兩用；且該設備未對水下電弧增材采用的電源進行優化設計。

利用微型排水罩形成局部干燥區域是理想的解決辦法，例如采用中國發明專利申請《雙氣流結構局部干法水下機器人焊接微型排水罩》(公開號：CN 106624258A)，該微型排水罩包括內氣罩、外氣罩和擋水套，在內氣罩和外氣罩之間形成呈收斂形的收縮噴管腔體，使壓縮氣體通過收縮噴管腔體后噴射形成高壓氣幕，從而形成局部干燥區域；擋水套對焊接區域進行保護，減少外部水流對焊接區域造成的影響，避免外部水流沖擊氣幕而導致氣幕失效；但是擋水套對焊絲造成遮擋，并不利于人工觀察或視覺感應獲取焊絲與母材的距離，因此影響加工效果。

實用新型內容

為克服現有技術中的缺點與不足，本實用新型的目的在于提供一種實現水陸兩用、可形成高挺度高速氣幕以形成局部干燥空間、便于獲取焊絲與母材之間距離、可提高電弧增材制造工藝質量的水陸兩用原位電弧增材制造設備。

為了達到上述目的，本實用新型通過下述技術方案予以實現：一種水陸兩用原位電弧增材制造設備，其特征在于：包括寬禁帶增材電源、潛水送絲機、焊炬、保護裝置、機器人、壓縮氣裝置和保護氣裝置；