[發明專利]一種輔助電弧增材制造的主動冷卻系統

有效

• 申請號: 202110305284.5
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112935642B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 魏艷紅;龍金衛;趙文勇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種輔助電弧增材制造的主動冷卻系統的控溫方法，其特征在于：所述主動冷卻系統包括堆積系統、測控系統和冷卻系統三個部分，所述冷卻系統由變位裝置、冷卻氣噴嘴、氣瓶和壓縮冷卻裝置組成，其中變位裝置由4-5個關節連接組成，固定在焊槍上側，整體隨焊槍移動，每個關節都可受到所述測控系統的控制；所述測控系統由計算機控制系統、數據采集卡以及數個水平儀和距離傳感器組成，其中所述水平儀和距離傳感器分別置于所述冷卻氣噴嘴上，并分別負責收集所述冷卻氣噴嘴的傾斜角度以及所述冷卻氣噴嘴與基板和零件的距離數據，并通過所述計算機控制系統根據工作需求發出對應指令；

所述方法通過以下步驟實現：

步驟一：定義所述主動冷卻系統姿態的調整規則：對于簡單的薄壁零件堆積，所述冷卻氣噴嘴與基板距離小于一定值時，所述冷卻氣噴嘴與基板的夾角應介于45°與90°之間，隨著堆積高度的增加，所述冷卻氣噴嘴與基板的夾角應逐漸減小，直至所述冷卻氣噴嘴對準所述薄壁零件和基板的連接處，此時所述冷卻氣噴嘴與所述基板和薄壁零件都成45°，隨著堆積高度繼續增加，所述冷卻氣噴嘴將對準薄壁零件壁冷卻，并與薄壁零件呈現一定角度，此時角度介于45°與90°之間變化；

步驟二：完成設備的初始化：將打磨后的基板放置于工裝臺上固定，啟動焊機電源，打開所述堆積系統、冷卻系統和測控系統的電源開關，將所述焊槍回歸至初始位置，調整所述壓縮冷卻裝置的姿態使所述水平儀歸零，然后將焊槍移至基板表面，使所述距離傳感器與基板距離為10.5-11mm，隨后調整所述冷卻氣噴嘴與基板距離至2-3mm，與焊絲距離至6-8mm，始終保持所述冷卻氣噴嘴上的水平儀為0；打開保護氣閥門，調節保護氣流量為15-20L/min，隨后打開冷卻氣閥門，調節氣體流量為30-40L/min；

步驟三：開始逐層堆積：對于簡單薄壁零件，堆積第一層開始時，所述壓縮冷卻裝置保持與焊槍的相對位置不變，隨后每上升一層，高度增加h?mm，兩側所述冷卻氣噴嘴分別向內旋轉9*h°，當薄壁零件高度達到11mm左右時，所述水平儀在90°左右，在同一層堆積時，所述冷卻氣噴嘴會緩慢向焊縫前進的反方向傾斜，直至與焊槍軸的夾角呈12°，在一條路徑將結束時，這個夾角會迅速復原至0°；對于復雜的零件，同一層堆積時，兩側所述冷卻氣噴嘴會相對焊槍上移一個層高h?mm，并會緩慢向焊縫前進的反方向傾斜，直至與焊槍軸的夾角呈12°，在一條路徑將結束時，這個夾角會迅速復原至0°，此外，所述冷卻氣噴嘴不會做出分別向內旋轉的行為；

步驟四：堆積完成后，所述計算機控制系統將繼續控制所述壓縮冷卻裝置在堆積層上來回移動，直至所述零件完全冷卻后，所述計算機控制系統重置焊槍與所述壓縮冷卻裝置的姿態，關閉電源，取出所述零件；所述冷卻氣噴嘴出氣孔直徑應在6-8mm之間。

2.根據權利要求1所述的控溫方法，其特征在于，所述水平儀與所述冷卻氣噴嘴軸線夾角為90°。