[發明專利]一種基于旋轉多絲電弧增材智能裝置及方法

有效

• 申請號: 202110503042.7
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113333910B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 占小紅;凌萬里;呂飛閱;高轉妮;王磊磊
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/133;B23K9/173;B23K9/32
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 李彩玲

本發明是一種針對旋轉多絲電弧增材裝備及方法。包含水冷TIG焊槍、固定于焊槍上旋轉式多股焊絲進給裝置。所述旋轉式多股焊絲進給裝置包括：水冷焊槍本體、固定在焊槍本體上的旋轉多絲進給裝置以及送絲嘴等。其中旋轉多絲進給裝置包括：調整旋轉速度的步進電機、高度與水平位置調節件、送絲角度調節件。本發明效果：通過步進電機控制旋轉多絲進給裝置的運動實現增材過程沉積金屬的均勻分布，調整不同絲材的進給速度，調整旋轉的速度控制液滴對熔池的攪拌作用控制沉積層的組織均一性，實現沉積層的組織精準調控，通過更換不同材質的絲材，可以實現沉積層的成分控制，實現梯度材料的增材制造。該裝備可以在不改變增材系統的前提下實現電弧增材的成分、組織精準控制。

技術領域：

本發明涉及一種基于旋轉多絲電弧增材智能裝置及方法，尤其是指一種將多股焊絲以旋轉的方式進行增材制造的裝置，屬于電弧增材制造設備及工藝技術領域。

背景技術：

增材制造，融合了計算機輔助技術，數控技術以及智能分層算法，基于離散—堆積原理，采用逐點或逐層的成形方法制造模型、模具和零件。將復雜的三維產品加工制造轉化為一系列二維制造的疊加，因此可以在不用模具和復雜輔助工具的條件下得到幾乎任意復雜形狀的零部件，有著極大的制造自由度，可以極大縮短產品從設計到成品的生產周期，降低原材料和運行費用等成本。增材制造可以實現設計自由，適用于生產復雜形狀的零部件。增材制造被譽為有望產生“第三次工業革命”的代表性技術，是大批量制造模式向個性化制造模式發展的引領技術。由于使用激光、電子束作為熱源的粉末增材制造的成形效率低，環境及設備要求高等特點，電弧增材制造有著制造效率高、冶金缺陷少等優點被廣泛應用。

電弧增材制造，可分為熔化極電弧增材與非熔化極電弧增材，相對于熔化極電弧增材制造，非熔化極電弧增材制造的熔池更加穩定，材料利用率更高，成型效果更高。但是傳統的的非熔化極電弧增材制造中一般只用一種焊絲，其熔覆效率較低。目前，一些設備中提出的兩種焊絲進行電弧增材，但是兩種焊絲要么不同時進入熔池，要么固定在某一位置，導致實際增材過程中的成分偏析嚴重，無法實現沉積層的組織與成分的調控。

綜上所述，現在的單絲電弧增材制造技術效率不高，多絲電弧增材制造的適用性較差。本發明創新性的提出了基于旋轉多絲的電弧增材制造裝備及方法，既可以提高電弧增材制造過程的效率，又可以通過多絲進給的設計可以實現沉積層的組織與成分調控，同時，旋轉送絲的設計可以提高沉積層組織的穩定性，成分的均一性。

發明內容：

本發明是針對現有電弧增材制造方法效率低、無法進行精準的成分控制等不足，提供一種基于旋轉多絲電弧增材智能裝置及方法。

本發明的技術通過以下技術方案實現：

基于旋轉多絲電弧增材裝備及方法，包括水冷TIG焊槍(1)和通過固定件固定在TIG焊槍(1)的旋轉多絲進給裝置，所述旋轉多絲進給裝置包括固定在TIG焊槍(1)上的步進電機(2)、傳動裝置(3)與絲材進給裝置。絲材進給裝置包括：水平方向調節裝置(6)、豎直方向調節裝置(4)、送絲角度調節裝置(8)以及送絲嘴(7)，其中：

所述水平方向調節與豎直方向調節通過緊固裝置(5)進行固定，其一個裝置可以實現兩個方向的調節；

所述的水平方向調節裝置(6)、豎直方向調節裝置(4)、送絲角度調節裝置(8)以及送絲嘴(7)共計不少于3套，且相互之間呈一定角度且可根據需要進行調節；

所述焊槍為水冷TIG焊槍，通過循環水將增材制造過程中產生的熱量帶走，降低焊槍的自身溫度，提升增材制造過程工藝的穩定性；

其中，多絲進給裝置中各絲材進給裝置相互獨立，且相互之間呈一定角度，角度固定以后，相對位置不發生改變，但是多絲機構整體在步進電機(2)的作用下圍繞TIG焊槍(1)進行往復旋轉；