[發明專利]一種三絲等離子弧增材制造裝置及方法

有效

• 申請號: 202110064180.X
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112894102B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 陳希章;姚秀聰;沈晴凱;辛賀陽
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 溫州聯贏知識產權代理事務所(普通合伙) 33361
• 代理人: 慈程麟

1.一種三絲等離子弧增材制造裝置的使用方法，其特征在于：所述裝置包括六軸協同智能機器人(9)、上位機、二軸傾翻旋轉式工作臺、機器人控制柜、示教器、焊接系統、熱絲式送絲系統、超聲復合裝置及相關夾具；所述送絲系統包括熱絲機和三臺送絲機組成，所述焊接系統包括等離子焊接電源、等離子發生器、等離子焊槍(5)和冷卻水箱，所述等離子焊槍(5)固定設置于六軸協同智能機器人(9)上，所述的三臺送絲機與熱絲機組合構成三絲熱填絲機構，所述三絲熱填絲機構還包括固定于等離子焊槍(5)上的送絲嘴A(1)、送絲嘴B(2)、送絲嘴C(3)，所述送絲嘴A(1)、送絲嘴B(2)、送絲嘴C(3)，角度方位可調設置，送絲嘴A(1)、送絲嘴B(2)并列設置，其夾角設置為20°到30°，送絲嘴C(3)與送絲嘴A(1)、送絲嘴B(2)相對放置，其位置位于送絲嘴A(1)、送絲嘴B(2)夾角的角平分線處延長處；所述超聲復合裝置包括超聲沖擊機電源和超聲沖擊槍(6)，所述的超聲沖擊槍(6)通過工裝集成在六軸協同智能機器人(9)端部的等離子焊槍(5)一側，與超聲沖擊電源機箱相連設置；所述的熱絲機包括連接設置有兩根熱絲導線，所述的兩根熱絲導線一端與熱絲電源分正負極相連設置，另一端分別與送絲導嘴連接以及焊接工件連接，所述送絲導嘴與焊接工件之間絕緣設置；所述熱絲機的電流調節范圍為0-180A，所述等離子焊槍(5)的采用鎢極針直徑設置為1.0～5.0mm，內縮量為1～2mm，噴嘴口徑為2.87mm；

該方法包括以下步驟：

步驟1，堆敷前，調整送絲嘴A(1)和送絲嘴B(2)的位置，使兩個送絲嘴送出的絲材的末端交點處位于工作平臺上的基板的正上方，等離子焊槍(5)的正下方，調整送絲嘴C(3)的位置，使其送出的絲材與送絲嘴A(1)和送絲嘴B(2)的交點相交，然后微調各送絲嘴上的旋鈕，使每個送絲嘴送出的絲材都能在同一熔池中熔化，焊絲的交點與等離子焊槍(5)之間的距離為2.5mm，工作時等離子焊槍(5)與基板或需要焊接的表層距離為6-8mm；

步驟2，打開所需裝置的電源開關，設置相關參數，在上位機上設定各送絲機的送絲速度，送絲速度范圍為0-600cm/min，根據絲材種類不同和個人需求可設置不同的送絲速度；檢查冷卻劑流量是否達到要求，達到要求后亮綠燈；保護氣采用氬氣，純度為99.99％，離子氣控制在1.5-2.2L/min，保護氣控制在15-20L/min；

步驟3，六軸協同智能機器人(9)攜帶等離子焊槍(5)行至起弧位置上方30mm處時，先起引導弧，等待5S，穩定引導弧，再向下運動30mm，到達位置后熱絲機啟動，熱絲機等待1S后，起主弧，主弧等待0.5S后，送絲機啟動，在起點等待0.5S后，按設定控制六軸協同智能機器人(9)運動速度，照路線軌跡指令，走完全部焊接路徑，焊接電源的電壓為380V，有效輸入電流為35A，輸出電流40-550A；

步驟4，堆敷即將結束時，會在終點等待0.5S，此時送絲停止，抽絲啟動，抽絲時間0.4S后停止，主弧熄滅，機器人控制柜收到熄主弧的反饋后，六軸協同智能機器人(9)按給定的運動速度上升30mm，到達安全轉移位置；

步驟5，待工件表面紅色退去后，對步驟4堆敷材料進行超聲沖擊，六軸協同智能機器人(9)攜帶超聲沖擊槍(6)行至指定起始位置上方30mm處，等待1S，再向下運動30mm，等待0.5S后，超聲沖擊槍(6)按給定六軸協同智能機器人(9)的運動速度，照路線軌跡指令，走完全部焊接路徑，設定超聲沖擊槍(6)的頻率為18.1KHz±1KHz，沖擊處理速度V為50mm/min-500mm/min；

步驟6，重復步驟3，4和5，直至完成堆敷；

步驟7，堆敷完成，運動到安全轉移位置后，引導弧熄滅，相關指令置零，六軸協同智能機器人(9)回到HOME點。

2.根據權利要求1所述的一種三絲等離子弧增材制造裝置的使用方法，其特征在于：所述超聲沖擊槍(6)通過工裝集成安裝在等離子焊槍(5)右邊，兩者相距86mm，超聲沖擊槍(6)可通過氣缸來驅動控制上下移動，設置限位螺栓來限位控制距離，上下移動的行程為10-20cm,由六軸協同智能機器人(9)手臂來控制超聲沖擊槍(6)的角度，滿足不同角度的沖擊，可與等離子焊槍(5)同時或分時工作。