[發明專利]一種實時調控溫度-應力-變形的點陣式水冷電弧增材平臺

在審

• 申請號: 202011356801.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112387986A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 李宏偉;王克鴻;周春東;高金良;馮和永;孫虎;成雅徽;彭勇;周明;段夢偉
• 申請（專利權）人: 北京北方車輛集團有限公司;南京理工大學
• 主分類號: B22F12/00
• 分類號: B22F12/00;B22F12/20;B22F12/30;B22F12/90;B22F10/18;B22F10/85;B22F3/105;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 祁恒

1.一種實時精準調控溫度-應力-變形的點陣式水冷電弧增材平臺，其特征在于，所述點陣式水冷電弧增材平臺包括平臺本體、水冷系統和傳感系統；其中，

所述平臺主體為三疊層結構，包括可拆卸式增材基板、點陣式水冷墊板和高抗變形柔性工作臺；所述水冷系統包括水冷循環泵、流量閥門和冷卻水管；所述傳感系統包括彈簧貼片式溫度傳感器、接觸式測距傳感器、應變片、數據采集盒和計算機；

所述點陣式水冷墊板的上表面設有與可拆卸式增材基板各工作區域對應的多個彈簧貼片式溫度傳感器和接觸式測距傳感器，并通過蓋板進行保護；所述彈簧貼片式溫度傳感器和接觸式測距傳感器與數據采集盒相連，所述數據采集盒與計算機相連；

所述高抗變形柔性工作臺固定在承載底架上，所述點陣式水冷墊板設置在高抗變形柔性工作臺頂部，可拆卸式增材基板位于點陣式水冷墊板上方；所述可拆卸式增材基板通過基板固定螺栓與高抗變形柔性工作臺的底部螺栓穿孔相連，點陣式水冷墊板設置有僅供基板固定螺栓通過的穿孔，點陣式水冷墊板對可拆卸式增材基板不起剛性固定作用；

所述高抗變形柔性工作臺下表面固定有與可拆卸式增材基板各工作區域對應的多個應變片，應變片與數據采集盒相連，所述數據采集盒與計算機相連；

所述點陣式水冷墊板內部設置有與可拆卸式增材基板各工作區域對應的多條冷卻水道，所述高抗變形柔性工作臺中設置有多個預留進出水口，每個預留進出水口的位置與每條冷卻水道的接口位置相對應；每條冷卻水道均與一條冷卻水管相連，每條冷卻水管的一端與水冷循環泵相連，另一端由預留進出水口穿過高抗變形柔性工作臺，并與點陣式水冷墊板內部的冷卻水道相連；每條冷卻水管上均設有流量控制閥門，流量控制閥門與計算機相連，水冷循環泵通過水冷循環泵引線與計算機相連；

所述計算機根據數據采集盒及各工作區域獨立設置的溫度傳感器、測距傳感器和應變片，獲得工作過程中可拆卸式增材基板各工作區域的實時形變和溫度曲線，實施監控可拆卸式增材基板各工作區域的溫度、應力、變形狀態，并通過控制各工作區域對應的水冷循環泵和流量控制閥門開關，分別調節每條冷卻水管的水流量，實現可拆卸式增材基板的實時點陣式水冷操作。

2.如權利要求1所述的點陣式水冷電弧增材平臺，其特征在于，所述可拆卸式增材基板的工作區域劃分為邊長為100～300mm的m×n個子區域。

3.如權利要求1所述的點陣式水冷電弧增材平臺，其特征在于，所述彈簧貼片式溫度傳感器用于監測可拆卸式增材基板的溫度，并且能夠在可拆卸式增材基板變形后通過彈簧伸縮，使傳感器與可拆卸式增材基板下表面繼續保持緊密貼合，準確采集可拆卸式增材基板的溫度和形變數據。

4.如權利要求1所述的點陣式水冷電弧增材平臺，其特征在于，所述蓋板中設置有溫度傳感器與測距傳感器引線槽。

5.如權利要求1所述的點陣式水冷電弧增材平臺，其特征在于，根據點陣式水冷墊板的板厚確定其冷卻水道分布方式，板厚大于等于200mm時，冷卻水道采用垂直式分布設置，板厚小于200mm時，冷卻水道采用水平式分布設置。

6.如權利要求1所述的點陣式水冷電弧增材平臺，其特征在于，所述高抗變形柔性工作臺的工作區域劃分為多個子區域，每一個子區域下表面設置有一個應變片及預留進出水口。

7.如權利要求1所述的點陣式水冷電弧增材平臺，其特征在于，所述承載底架采用高抗變形鋼材料制成，點陣式水冷墊板為銅或鋁材料制成。

8.如權利要求1所述的點陣式水冷電弧增材平臺，其特征在于，所述點陣式水冷墊板與高抗變形柔性工作臺之間采用榫卯或插銷結構連接固定。

9.如權利要求1所述的點陣式水冷電弧增材平臺，其特征在于，在所述點陣式水冷墊板與高抗變形柔性工作臺的連接結構側面設有輔助應變片，通過數據采集盒輔助實時監測高抗變形柔性工作臺的垂直方向應力與應變情況。

10.如權利要求1所述的點陣式水冷電弧增材平臺，其特征在于，所述蓋板采用攪拌摩擦焊封裝。