[發(fā)明專利]一種備件微弧脈沖等離子快速增材制造裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010423533.6
• 申請(qǐng)日: 2020-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111558717B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁曉靜;關(guān)寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍火箭軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;C23C24/10;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京睿智保誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

1.一種備件微弧脈沖等離子快速增材制造方法，其特征在于，為備件微弧脈沖等離子快速增材制造裝置的快速增材制造方法，該裝置包括噴槍軌跡控制機(jī)構(gòu)(1)、脈沖微弧等離子熔覆平臺(tái)(2)、變位機(jī)構(gòu)(3)、機(jī)電綜合控制臺(tái)(4)以及焊槍路徑規(guī)劃數(shù)控顯示臺(tái)(5)；

噴槍軌跡控制機(jī)構(gòu)(1)用于微弧等離子熔覆噴槍(13)的運(yùn)動(dòng)軌跡控制，脈沖微弧等離子熔覆平臺(tái)(2)用于與微弧等離子熔覆噴槍(13)形成微弧等離子場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)微弧等離子流量控制、脈沖電流控制以及電壓控制，所述變位機(jī)構(gòu)(3)用于實(shí)現(xiàn)制造增材件位置和方向的調(diào)整控制，所述機(jī)電綜合控制臺(tái)(4)內(nèi)設(shè)獨(dú)立計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存的備件模型庫(kù)，機(jī)電綜合控制臺(tái)(4)通過(guò)與焊槍路徑規(guī)劃數(shù)控顯示臺(tái)(5)連接進(jìn)行模型數(shù)據(jù)輸入和輸出，焊槍路徑規(guī)劃數(shù)控顯示臺(tái)(5)用于控制和調(diào)節(jié)變位機(jī)構(gòu)(3)工作及控制微弧等離子沉積的工藝過(guò)程；

所述脈沖微弧等離子熔覆平臺(tái)(2)包括循環(huán)冷卻系統(tǒng)(11)、微弧等離子熔覆控制臺(tái)(12)、微弧等離子熔覆噴槍(13)、粉末輸送控制裝置(14)以及供氣裝置(15)；

所述微弧等離子熔覆噴槍(13)固定于焊槍固定架(10)上，所述循環(huán)冷卻系統(tǒng)(11)與微弧等離子熔覆噴槍(13)連接實(shí)現(xiàn)冷卻水控制，在噴槍工作過(guò)程中起冷卻作用；所述粉末輸送控制裝置(14)實(shí)現(xiàn)送氣流量控制、粉末容器控制以及采用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行匯流控制；

所述供氣裝置(15)分兩路，一路連接粉末輸送控制裝置(14)，并通過(guò)粉末輸送控制裝置(14)將粉末輸送到微弧等離子熔覆噴槍(13)；另一路通過(guò)微弧等離子熔覆控制臺(tái)(12)與微弧等離子熔覆噴槍(13)連接，實(shí)現(xiàn)等離子場(chǎng)的形成；

所述機(jī)電綜合控制臺(tái)(4)包括數(shù)據(jù)模型輸入輸出模塊、微弧等離子熔覆控制模塊、變位機(jī)構(gòu)電機(jī)控制模塊以及集成顯示面板；

所述快速增材制造裝置的備件微弧脈沖等離子快速增材制造方法，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)備件快速制造需求，通過(guò)機(jī)電綜合控制臺(tái)(4)調(diào)出零件成形數(shù)據(jù)文件，利用USB傳輸至焊槍路徑規(guī)劃數(shù)控顯示臺(tái)(5)形成微弧等離子熔覆噴槍的路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)；設(shè)定噴槍移動(dòng)速度為15～20cm/min，每層堆積高度為0.1～0.2mm；

步驟2：檢查裝置的安全性，打開(kāi)供氣裝置(15)，將氣體輸出壓力調(diào)整至0.2～0.5MPa，啟動(dòng)系統(tǒng)總電源，而后啟動(dòng)循環(huán)冷卻系統(tǒng)(11)，啟動(dòng)脈沖微弧等離子熔覆平臺(tái)(2)控制開(kāi)關(guān)，將電壓模式調(diào)整至脈沖模式，根據(jù)粉末材料沉積特性，調(diào)整電流參數(shù)；其中，輸入電壓為AC220V，輸出電流為10～50A，電流脈沖為20～70ms,氣體延遲時(shí)間為2-7s，流量為0.4～0.9L/min，壓力為0.2～0.6MPa；

步驟3：?jiǎn)?dòng)變位機(jī)構(gòu)(3)控制電機(jī)，將變位機(jī)構(gòu)調(diào)整至“0”位，利用噴槍軌跡控制機(jī)構(gòu)(1)將微弧等離子熔覆焊槍噴口調(diào)整至距離基準(zhǔn)面10mm～20mm之間；

步驟4：?jiǎn)?dòng)粉末輸送控制裝置(14)控制送粉速度；送粉氣壓力為0.2～0.6Mpa，速度為20～30r/min；

步驟5：?jiǎn)?dòng)焊槍路徑規(guī)劃數(shù)控顯示臺(tái)(5)焊槍按照規(guī)定軌跡進(jìn)行掃描熔覆；同時(shí)，隨時(shí)觀察成型件沉積情況，根據(jù)沉積件熔池形成情況，利用機(jī)電綜合控制臺(tái)(4)調(diào)整焊槍與沉積表面之間的距離誤差；

步驟6：根據(jù)工藝特點(diǎn)，進(jìn)行循環(huán)沉積，獲得滿足要求的備件配件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備件微弧脈沖等離子快速增材制造方法，其特征在于：所述噴槍軌跡控制機(jī)構(gòu)(1)包括基底支撐架(6)、安裝在基底支撐架(6)上的滑軌數(shù)控掃描總成(7)、升降控制電機(jī)(8)、平移控制電機(jī)(9)和焊槍固定架(10)，通過(guò)滑軌數(shù)控掃描總成(7)控制升降控制電機(jī)(8)和平移控制電機(jī)(9)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊槍固定架(10)的移動(dòng)軌跡控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備件微弧脈沖等離子快速增材制造方法，其特征在于：所述變位機(jī)構(gòu)(3)包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)、傾斜驅(qū)動(dòng)電機(jī)(17)、三爪卡盤(pán)和基座(18)，通過(guò)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)驅(qū)動(dòng)三爪卡盤(pán)和基座(18)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傾斜驅(qū)動(dòng)電機(jī)(17)驅(qū)動(dòng)三爪卡盤(pán)和基座(18)調(diào)整傾斜位置。