[发明专利]一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置

说明书

一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置，涉及增材制造技术领域；包括保护腔、2个焊枪、焊丝、送丝机构和保护气；其中，保护腔为中空腔体结构；保护气填充在保护腔的内腔中；焊丝竖直设置在保护腔内腔轴线处；2个焊枪固定安装在保护腔的内腔中，且2个焊枪对称设置在焊丝的两侧；送丝机构套装在焊丝的外壁；保护腔的底部设置有通孔；通过送丝机构实现将焊丝竖直向下穿过通孔进行送给；本发明解决了常规等离子弧增材制造过程中旁轴送丝所带来的路径规划困难、机器人编程复杂、成形效率低、复杂结构难以成形等问题。

技术领域

本发明涉及一种增材制造技术领域，特别是一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置。

背景技术

等离子弧增材制造技术采用等离子弧作为热源，对焊丝进行加热熔化，逐层沉积，从而完成零件的成形。等离子弧属于压缩电弧，与普通TIG增材技术相比，具有电弧指向性好、成形精度高、沉积效率高等优点。目前，该方法已应用到钛合金、铝合金等材料大型结构件的增材制造当中。

但等离子弧增材制造与MIG增材制造或冷金属过渡(CMT)增材制造相比，有其不足之处。由于等离子弧焊属于非熔化极焊接，填丝过程需要单独的送丝机构，并且基本都采用旁轴送丝方式。增材制造过程中，焊枪垂直于工件表面，送丝嘴从侧向将焊丝送至焊枪下方进行熔化沉积。但该方法受送丝嘴与焊接行进方向之间角度的影响较大，不同送丝位置会直接影响焊缝的成形质量及性能。目前普遍采用前送丝的方式，即送丝位置位于熔池前端，并且为了保证成形及性能的一致性，整个增材过程中都需保持前送丝，这就导致采用该方法加工复杂零件时，需要不断改变送丝方向或旋转工作台面，大大增加了成形路径规划的难度及机器人编程的复杂度，并且难度降低了成形效率，对于某些个特殊结构，甚至难以加工。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置，解决了常规等离子弧增材制造过程中旁轴送丝所带来的路径规划困难、机器人编程复杂、成形效率低、复杂结构难以成形等问题。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置，包括保护腔、2个焊枪、焊丝、送丝机构和保护气；其中，保护腔为中空腔体结构；保护气填充在保护腔的内腔中；焊丝竖直设置在保护腔内腔轴线处；2个焊枪固定安装在保护腔的内腔中，且2个焊枪对称设置在焊丝的两侧；送丝机构套装在焊丝的外壁；保护腔的底部设置有通孔；通过送丝机构实现将焊丝竖直向下穿过通孔进行送给。

在上述的一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置，所述的保护腔为柱椎体结构；保护腔竖直高度为250-350mm；保护腔上端部分为柱体结构，直径为200-400mm；保护腔下端部分为椎体结构；椎体结构竖直底端的小径端直径为100-200mm；椎体结构的锥度为130°-150°。

在上述的一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置，保护腔的底面距外部待加工工件上表面距离为10-15mm。

在上述的一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置，所述2个焊枪枪口倾斜向下，沿保护腔椎体结构的锥度方向放置；2个焊枪间的夹角为60°-120°。

在上述的一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置，所述焊枪的枪口中心处距保护腔底部的竖直距离L1为15-20mm；焊枪的枪口中心处沿焊枪轴线方向与焊丝的距离L2为20-25mm。

在上述的一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置，所述焊丝的直径为0.8-1.6mm；焊丝采用金属材料。

在上述的一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置，送丝机构与保护腔底面的竖直距离为70-90mm。

在上述的一种同轴送丝双等离子弧增材制造装置，所述保护气采用氩气，浓度为99.99％。