[发明专利]一种铝合金电弧辅助涂覆增材制造系统及方法

权利要求书

1.一种铝合金电弧辅助涂覆增材制造方法，其特征在于，基于铝合金电弧辅助涂覆增材制造系统，铝合金电弧辅助涂覆增材制造系统，包括封闭手套箱(2)、三维移动平台(19)、基板(20)、坩埚(9)、涂覆头(17)、电弧热源(10)、电源、第一供气系统、第二供气系统及控制器(16)；

坩埚(9)固定于封闭手套箱(2)上，三维移动平台(19)、基板(20)及电弧热源(10)均位于封闭手套箱(2)内，基板(20)位于三维移动平台(19)上，涂覆头(17)的上端与坩埚(9)的底部出口相连通，涂覆头(17)的下端插入于封闭手套箱(2)内且正对基板(20)，电弧热源(10)固定于封闭手套箱(2)的顶部且正对基板(20)，坩埚(9)的外壁上缠绕有感应线圈(7)，感应线圈(7)与电源相连接，坩埚(9)的顶部开口处设有坩埚盖(8)，第一供气系统与封闭手套箱(2)相连通，第二供气系统与坩埚(9)相连通，控制器(16)的输出端与电源的控制端相连接，第一供气系统及第二供气系统与控制器(16)相连接；

包括以下步骤：

1)绘制待制造工件的三维模型，再将待制造工件的三维模型输入到控制器(16)中；

2)将铝合金原材料加入到坩埚(9)中，控制器(16)控制电源，通过感应线圈(7)对坩埚(9)中的铝合金原材料进行加热，使坩埚(9)中的铝合金原材料加热至熔融状态，控制器(16)控制第一供气系统及第二供气系统工作，通过第一供气系统更换封闭手套箱(2)中的空气，通过第二供气系统向坩埚(9)中充入惰性气体，使熔融状态的铝合金原材料在惰性气体的驱动下从涂覆头(17)中的流道连续流出；同时控制器(16) 控制电弧热源(10)工作，通过电弧热源(10)在基板(20)上形成微熔池，涂覆头(17)中流道流出的熔融状态的铝合金原材料掉落到微熔池中；同时，控制器(16)根据待制造工件的三维模型通过三维移动平台(19)带动基板(20)运动，从而在基板(20)上涂覆出所需工件，完成铝合金电弧辅助涂覆增材的制造。

2.根据权利要求1所述的铝合金电弧辅助涂覆增材制造方法，其特征在于，所述第一供气系统包括真空泵(1)、氩气罐(3)及第一电磁阀(4)，其中，真空泵(1)与封闭手套箱(2)相连通，氩气罐(3)的出气口通过第一电磁阀(4)与封闭手套箱(2)相连接，控制器(16)与第一电磁阀(4)相连接。

3.根据权利要求2所述的铝合金电弧辅助涂覆增材制造方法，其特征在于，所述第二供气系统包括第二电磁阀(6)、第三电磁阀(11)以及用于检测坩埚(9)内气压的压力表(5)，氩气罐(3)的出气口通过第二电磁阀(6)与坩埚(9)的入气口相连通，第三电磁阀(11)与坩埚(9)的出气口相连通，压力表(5)的输出端与控制器(16)的输入端相连接，控制器(16)的输出端与第二电磁阀(6)的控制端及第三电磁阀(11)的控制端相连接。

4.根据权利要求3所述的铝合金电弧辅助涂覆增材制造方法，其特征在于，压力表(5)的输出端依次经电荷放大器(13)及转换器(15)与控制器(16)的输入端相连接；控制器(16)通过转换器(15)及固态继电器(14)与第一电磁阀(4)的控制端、第二电磁阀(6)的控制端及第三电磁阀(11)的控制端相连接。

5.根据权利要求1所述的铝合金电弧辅助涂覆增材制造方法，其特征在于，还包括第一温度传感器(12)，在使用时，将铝合金原材料加入到坩埚(9)中，通过感应线圈(7)将所述铝合金原材料加热到熔融状态，通过第一温度传感器(12)检测所述熔融状态下铝合金原材料的温度信息，第一温度传感器(12)的输出端与控制器(16)的输入端相连接。

6.根据权利要求5所述的铝合金电弧辅助涂覆增材制造方法，其特征在于，还包括用于检测基板(20)温度的第二温度传感器，其中，第二温度传感器的输出端与控制器(16)的输入端相连接，控制器(16)的输出端与电弧热源(10)的控制端相连接。

7.根据权利要求1所述的铝合金电弧辅助涂覆增材制造方法，其特征在于，控制器(16)与三维移动平台(19)之间通过固高控制卡(18)相连接。