[发明专利]减轻堆积层热积累的智能水冷电弧增材制造装置及方法

权利要求书

1.一种减轻堆积层热积累的智能水冷电弧增材制造方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将基板打磨清理后置入水箱中，用水箱中的夹具固定紧，启动计算机控制系统与电弧增材制造电源，计算机控制系统中的控制程序完成初始化，此时，水箱中无水，实际水位H为0，通过数据采集卡向入水阀输出控制信号，打开入水阀，通过入水管往水箱中注入温度为T的冷却水，使实际水位H不断上升，直到到达初始化所设定的预设水位h₀，h₀的高度低于基板上表面的高度，与基板上表面的垂直距离为d，当H＝h₀时，输出控制信号关闭入水阀，将焊枪移动至起弧点上方，并使焊枪位于基板上方并垂直于基板；

步骤二：引燃电弧，焊枪沿预设路径运动，完成第一堆积层的成形，计算机控制系统通过当前堆积层高度h计算出一个新的预设水位h₁，h₁＝h₀+h，h₁的高度低于第一堆积层上表面，与第一堆积层上表面的垂直距离为d，同时水位传感器采集到当前的水位深度，并通过压电效应转化为电压模拟信号，并将该电压模拟信号传入数据采集卡中转换成电压数字信号，然后传入计算机控制系统中，计算出当前水箱中的实际水位H₁；计算机控制系统将当前实际水位H₁与预设水位h₁相比较，当H₁h₁时，向入水阀输出控制信号，打开入水阀阀门，导通入水管，向水箱中注入温度恒定为T的冷却水，使实际水位H₁不断上升，当H₁＝h₁时，输出控制信号关闭入水阀；

步骤三：温度传感器采集水箱中冷却水的当前温度t，并将该参数转化为电压信号通过数据采集卡传入计算机控制系统中，计算机控制系统将当前温度t与恒定温度T相比较，当t-Tt₀，输出控制信号同时打开入水阀与出水阀，入水阀向水箱中注水，入水阀注入的冷却水温度恒定为T；当t-T≤t₀，输出控制信号关断入水阀与出水阀；其中t₀为预先设定值；

步骤四：将焊枪抬高h，重复步骤二、三，完成剩余堆积层的成形；

步骤五：堆积件堆积完成后，计算机控制系统向出水阀输出控制信号，打开出水阀阀门，排出水箱中的冷却水，待冷却水完全排空后，关闭出水阀。

2.根据权利要求1所述的减轻堆积层热积累的智能水冷电弧增材制造方法，其特征在于：步骤一和步骤二中，所设定的d为10-15mm。

3.根据权利要求1所述的减轻堆积层热积累的智能水冷电弧增材制造方法，其特征在于：步骤三中，所设定的t₀为5-15℃。

4.根据权利要求1所述的减轻堆积层热积累的智能水冷电弧增材制造方法，其特征在于：该方法用于薄壁件或者厚壁件的成形，薄壁件由多层单道组成，每一堆积层内只有一道堆积道；厚壁件由多层多道组成，每一堆积层内有多道堆积道。