[实用新型]一种用于等离子电弧增材制造的预热系统

说明书

本实用新型公开了一种用于等离子电弧增材制造的预热系统，等离子焊机的正极连接至等离子喷头的钨极处，负极连接至CNC金属工作台；工作台上放置电热炉，电热炉下方放置厚度为5mm陶瓷垫片与CNC工作台绝缘；在电热炉上放置厚度2mm陶瓷垫片，并在该陶瓷垫片上放置金属基板；利用金属固定支架将基板，陶瓷垫片和电热炉固定在CNC工作台上，同时金属固定支架提供从CNC工作台至基板的导电通路；本系统解决了等离子电弧在增材制造过程中的基板预热/保温问题，有效降低了加工过程中的热残余应力，避免了热断裂等缺陷；采用接触式加热方式进行预热，加热效率更高，温度更稳定。

技术领域

本实用新型涉及一种用于等离子电弧增材制造设备领域，具体涉及一种用于等离子电弧增材制造的预热系统。

背景技术

目前，增材制造(3D打印)是通过利用数字化模型，将材料逐层堆叠起来制造三维结构的新兴制造技术。金属增材制造过程中可用的能量源包括激光、电子束、等离子电弧等。对比激光等技术，等离子电弧具有成本低，熔覆效率高的特点，但因为等离子电弧技术所形成的热源尺寸比较大，热影响区和产生的热残余应力也比较大，当用于熔覆一些高硬度的材料，如高碳钢、硬质合金等材料时，不可避免的产生严重的热缺陷，同时也限制了该技术在制造相对复杂结构件上的应用。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于等离子电弧增材制造的预热系统，可以实现加工过程中800℃以上的预热/保温处理。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种用于等离子电弧增材制造的预热系统，包括等离子焊机和CNC金属工作台，所述等离子焊机的正极连接至等离子喷头的钨极处，负极连接至CNC金属工作台；

所述CNC金属工作台上放置电热炉，所述电热炉下方放置厚度为5mm陶瓷垫片与CNC金属工作台绝缘；

在电热炉上放置厚度2mm陶瓷垫片，并在该陶瓷垫片上放置金属基板；利用金属固定支架将基板，陶瓷垫片和电热炉固定在CNC金属工作台上，同时金属固定支架提供从CNC金属工作台至基板的导电通路；

工作过程中，等离子喷头处喷射氩气，同时通过等离子焊机施加电流在钨极和基板之间形成电弧，电弧将氩气电离形成等离子束，进而在基材表面形成熔池，而金属粉末则通过送粉装置送入基板面上的熔池，完成增材制造过程。

需要说明的是，所述的金属固定支架使金属基板和CNC金属工作台间形成导电通路，使得基板成为等离子焊机负极。

本实用新型的有益效果是，

本系统利用陶瓷垫片将加热系统和等离子电流回路系统隔绝开来，避免将金属基板直接放置在电热炉上对电热炉造成强电流冲击。

本系统利用金属支架使金属基板和CNC金属工作台间形成导电通路，使得基板成为等离子焊机负极。

本系统在电热炉和基板之间采用2mm薄陶瓷垫片，陶瓷虽然热传导性不高，但2mm厚度不会阻碍利用电热炉将基板加热至800℃以上。

更进一步的，在预热环境下，可以降低增材制造过程中的等离子束的输入能量，从而降低热残余应力。

本系统解决了等离子电弧在增材制造过程中的基板预热/保温问题，有效降低了加工过程中的热残余应力，避免了热断裂等缺陷。

本系统采用接触式加热方式进行预热，加热效率更高，温度更稳定。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

其中:1、表示等离子焊机，2、表示等离子喷头，3、表示等离子束，4、表示金属基板，5、表示陶瓷垫片，6、表示电热炉，7、表示金属固定支架，8、表示CNC金属工作台，9、表示送粉装置。