[實用新型]用于電弧法金屬快速成型的專用焊機系統

有效

• 申請號: 202020740907.2
• 申請日: 2020-05-05
• 公開（公告）號: CN212311114U
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 傅強;王健
• 申請（專利權）人: 江蘇軍智增材航空科技有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/067;B23K9/10;B23K9/133;B23K9/32
• 代理公司: 南京艾普利德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32297
• 代理人: 周海斌

本實用新型涉及一種用于電弧法金屬快速成型的專用焊機系統。該系統包括控制器、機架、電弧電源、送絲組件、以及電壓比較裝置；送絲組件中設有金屬絲材；機架上設有三維運動裝置，三維運動裝置上分別安置有與送絲組件銜接的焊槍頭以及焊接底板，金屬絲材穿入焊槍頭；焊槍頭、焊接底板分別與電弧電源電連接；電壓比較裝置具有第一電壓檢測端、第二電壓檢測端以及延時開關，第一電壓檢測端與焊槍頭電連接，第二電壓檢測端與焊接底板電連接，延時開關串聯于焊槍頭與電弧電源的連接線路中、或串聯于焊接底板與電弧電源的連接線路中。本實用新型能通過電壓比較裝置控制瞬時短路時間降低熱量堆積，避免產生熱應力問題。

技術領域

本實用新型涉及一種用于電弧法金屬快速成型的專用焊機系統，屬于金屬快速打印成型技術領域。

背景技術

據申請人了解，金屬快速打印成型技術是一種采用高能束為熱源，通過材料逐層堆積，實現構件無模成形的數字化制造技術。金屬零件快速打印成型技術原理是將金屬粉末或絲材，在電弧、激光或電子束等加熱條件下，按軟件設定的路徑同步熔化、堆積，最終成形出設計的零件實體。

當今世界制造業對于大型復雜關鍵結構件的應用數量占比已經成為衡量軍事、航空、航天以及醫療等重大裝備先進性的重要技術指標。大型復雜關鍵結構件的傳統加工方式主要為鍛造、鑄造、焊接等，其多為“減材制造”方式，存在工序時間長，加工工藝復雜，加工設備昂貴以及對加工操作人員個人技術要求高等諸多缺點。

面對傳統加工方式難以制備大型復雜關鍵結構件的難題，金屬快速打印成型技術是一種較為先進的可行的技術途徑。目前常用的金屬快速打印成型方法主要有激光選區熔覆SLM、激光選區燒結SLS、電子束選區熔化EBM等。

熱源設備是金屬快速打印成型設備的核心部件，熱源設備的先進與否直接決定了金屬快速打印成型設備的先進性。目前我國金屬快速打印成型設備的高端熱源主要采用進口的大功率激光器、等離子發生器或電子束發生器，不僅設備價格昂貴，維護困難，并且其核心技術為國外所有，國內獲取高端熱源設備途徑困難，同時設備對打印材料、技術人員要求也高，這直接導致整體成型設備價格過高，相應的使用成本也過高。這導致其很難普及應用，只能用于一些特殊領域，例如軍工、航空航天等行業，大大影響了其在金屬零件成型工業上的應用，對實際生產生活的效率提升也不高。

然而，即使是這些昂貴成型設備的熱源也存在使用壽命過短，打印范圍過小，維護困難等缺點，并且其打印成型的復雜結構件也有致密度不高、尺寸及表面精度不夠，力學和加工性能不好，性能各向異性等缺陷。

電弧法金屬快速成型是一種基于弧焊工藝的3D打印技術，其使用專用焊機系統作為熱源。相對于上述的大功率激光器、等離子發生器或電子束發生器等高端熱源，具有價格低廉，成型速度快，材料來源廣泛，對人員、場地要求低等顯著優點。電弧法金屬快速成型技術的應用不但大大降低了電弧法金屬快速成型設備的制作成本，也大大降低其使用成本。隨著大型復雜關鍵結構件在航空工業中的應用不斷增加，電弧法金屬快速成型技術因其在大型復雜關鍵結構件加工上的獨特優勢而具有巨大的潛在市場。研究表明，與傳統制造工藝相比，焊接快速成型技術可有效降低復雜鈦合金零件制造成本約62.5％，材料利用率達80％以上，并且可大大降低供貨周期。電弧法金屬快速成型技術在金屬成型工業上的應用有著非常廣闊的前景。

目前國內的電弧法金屬快速成型焊機也存在著一些問題，其中最為致命的是其熱量控制問題，當結構件打印到一定高度時，往往由于熱應力造成零件壓縮變形，嚴重的直接導致成型結構件報廢，即使打印成功的結構件也存在硬度過高，加工難度大等缺點。同時，過高的起弧時間還會造成噪音、強光等污染。