[发明专利]一种等离子焊接快速成形的系统和方法

说明书

技术领域

本申请属于材料加工技术领域，尤其涉及一种等离子焊接快速成形的系统和方法。

背景技术

快速成形是基于离散/堆积成形原理，将根据目的成形零件的形状制作的零件三维模型，沿某一坐标方向按一定的厚度进行分层切片处理，然后由焊接电弧将金属丝材熔化，按既定的成形路径堆积成形每一薄层，层层堆积最终形成三维实体零件。

现有的快速成形技术常采用激光成形技术和熔焊成形技术，一般是采用激光或者电弧作为热源，将填充材料熔化并堆积在基板上，一层一层进行堆积，一层完成后调节基板或焊接装置的高度，继续进行下一层的堆积，直至完成整个零件模型。

但是，由于在成形过程中，热量的不断积累会导致熔池的温度逐渐升高，而熔池的温度变化会导致凝固的焊道形状变化，当熔池的温度过高或过低都会导致焊道的形状不规则，进而使得成形零件的表面精度受影响。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种等离子焊接快速成形的系统，使完成的零件表面平整光滑。

为保证本申请提供的一种等离子焊接快速成的系统在实际中的应用，还提供了一种等离子焊接快速成形的方法。

一种等离子焊接快速成形的系统，包括：中心控制器、焊接装置、等离子电源和温度控制装置；

所述中心控制器，用于根据目的成形零件的形状建模，并对建立的模型进行切片及数据处理，生成焊接成形路径代码，以及生成控制所述等离子电源工作模式的控制信号；

所述等离子电源，用于依据所述控制信号启动与所述控制信号对应的工作模式，并输出与所述工作模式对应的工作电流；

所述焊接装置，用于依据所述工作模式下的工艺参数产生电弧熔化填充的焊丝，并在基板的表面所述成形路径堆积成形一层，逐层堆积形成实体目的成形零件；

所述温度控制装置，用于在成形过程中对熔池的温度进行实时测量，对测量得到的温度值进行分析得到反馈信号，并依据反馈信号调整工作电流的功率，从而实现对熔池温度的控制。

上述的系统，优选的，还包括：

测温仪，用于对所述熔池的温度进行测量；

调节器，用于将所述测温仪测得的熔池的温度与预设温度进行比较，并依据比较结果对所述等离子电源的输出功率进行调节。

上述的系统，优选的，所述焊接装置包括：焊接控制器、焊接机器人、焊枪和变位机；

所述焊接控制器，用于依据所述中心控制器的焊接成形路径代码生成焊枪路径轨迹和变位机移动轨迹；

所述焊接机器人，用于夹持所述焊枪，并依据所述焊枪路径轨迹移动，使得焊枪移动的轨迹与所述焊枪路径轨迹相同；

所述焊枪，用于依据所述等离子电源的工作电流，产生等离子电弧熔化预设的焊丝，使所述焊丝熔融后沿着预设的焊枪路径轨迹分布，逐层堆积至所述基板上；

所述变位机，用于固定所述的基板，并依据所述焊接控制器的变位机移动轨迹运动。

上述的系统，优选的，所述等离子电源包括：

等离子维弧电源，用于为所述焊枪提供起弧电流，所述起弧电流用于触发所述焊枪的维弧；

等离子主弧电源，由所述等离子维弧电源触发，用于为所述焊枪提供工作电流，在所述焊枪的维弧触发后，由所述工作电流在所述焊枪与所述基板之间产生主弧；所述主弧用于熔化焊丝。

上述的系统，优选的，所述焊接装置还包括：

送丝机，用于依据所述预设的送丝速度对所述焊枪传输焊丝。

上述的系统，优选的，所述焊接装置还包括：

冷却水箱，用于提供对所述焊枪进行降温的冷却水。

一种等离子焊接快速成形的方法，应用于如上述任意一项所述的系统中，包括：

中心控制器根据目的成形零件的形状建模，并对建立的模型进行切片及数据处理，生成焊接成形路径代码，以及生成控制所述等离子电源工作模式的控制信号；

等离子电源依据所述控制信号启动与所述控制信号对应的工作模式，并输出与所述工作模式对应的工作电流；

焊接装置依据所述工作模式下的工艺参数产生电弧熔化填充的焊丝，并在基板的表面所述成形路径堆积成形一层，逐层堆积形成实体目的成形零件；

温度控制装置在成形过程中对熔池的温度进行实时测量，对测量得到的温度值进行分析得到反馈信号，并依据反馈信号调整工作电流的功率，从而实现对熔池温度的控制。

上述的方法，优选的，温度控制装置在成形过程中对熔池的温度进行实时测量，对测量得到的温度值进行分析得到反馈信号，并依据反馈信号调整工作电流的功率包括：