[发明专利]一种液氮随动冷却增材制造装置及方法在审

专利信息
申请号: 201911388059.1 申请日: 2019-12-30
公开(公告)号: CN111283305A 公开(公告)日: 2020-06-16
发明(设计)人: 彭勇;李凡;王克鸿;周琦;杨东青;范霁康;陈海瑞 申请(专利权)人: 南京理工大学
主分类号: B23K9/16 分类号: B23K9/16;B23K9/133;B23K9/28;B23K9/32;B33Y10/00;B33Y30/00;G01J5/00;G01J5/02
代理公司: 南京理工大学专利中心 32203 代理人: 张玲
地址: 210094 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 液氮 冷却 制造 装置 方法
【权利要求书】:

1.一种液氮随动冷却增材制造装置,其特征在于,包括增材机器人,焊枪枪头(1),连接机构和喷嘴(5);

所述增材机器人用于增材制造,增材机器人的头部设有焊枪枪头(1),所述喷嘴(5)连接液氮导管,喷嘴(5)通过连接机构和焊枪枪头(1)连接,从而当焊枪移动时,喷嘴(5)跟随焊枪移动进行冷却。

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述连接机构包括焊枪枪头夹具(2),连接杆(3)和喷嘴夹具(4);

所述焊枪枪头夹具(2)为圆环形夹具,用于夹紧焊枪枪头(1);

所述连接杆(3)为一端带有圆形夹具的圆柱体,用于连接焊枪枪头夹具(2)和喷嘴夹具(4);

所述喷嘴夹具(4)为两端都带有圆形夹具的圆柱体,用于夹紧连接杆(3)和喷嘴(5)。

3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述喷嘴(5)通过液氮导管连接自增压液氮瓶,在自增压液氮瓶上安装液氮流量计,实现对喷嘴喷出的液氮的流量调节。

4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,还包括红外测温仪,用于监测增材样件(6)表面的温度。

5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,还包括红外测温仪夹具,所述红外测温仪通过红外测温仪夹具固定在基板附近的夹具上,使红外测温仪对准增材样件(6)的表面;通过所述红外测温仪夹具调节红外测温仪的高度以及与增材样件的相对距离。

6.一种利用权利要求1-5任一项所述的装置进行增材制造的方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤(1):将增材成型路径导入增材机器人中;

步骤(2):装配装置,进行准备工作;

步骤(3):开始进行增材制造试验,同时打开红外测温仪,打开自增压液氮瓶的阀门,开启液氮流量计并调节流量的大小;

步骤(4):增材制造机器人在基板上完成一层的增材制造,接着增材制造机器人移动到程序中安全点位置;

步骤(5):调整红外测温仪的位置,使得红外测温仪对准增材制造样件的表面,监测增材制造样件表面的温度;

步骤(6):若红外测温仪测得基板表面温度大于100℃,则调节液氮随动冷却装置上液氮流量计的阀门,加大液氮喷嘴喷出的液氮的流量;若红外测温仪测得基板表面温度小于100℃,则增材机器人按预设轨迹进行下一层增材堆积;

步骤(7):重复步骤7至步骤8,完成后续的金属增材制造。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤(1)具体为:根据待成型件的尺寸与形状,建立三维模型,利用Mastercam软件和3DAutomate软件生成增材成型的路径,最后由软件生成机器人能识别的程序文件,并将程序文件导入到增材机器人中。

8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)的装配装置,进行准备工作具体为:

接通电源,等待增材制造机器人准备就绪,打开保护气,将基板采用柔性夹具固定在工作台上,清理基板,对基板进行预热;调整喷嘴(5)与焊枪枪头(1)的距离;

通过导管将喷嘴(5)与自增压液氮瓶连通,在自增压液氮瓶上安装液氮流量计实现对液氮随动冷却装置的喷嘴喷出的液氮的流量调节;

根据增材制造试验所用的焊丝、热源、基板、保护气的不同,选择合适的增材制造工艺参数。

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述喷嘴(5)与焊枪枪头(1)在水平方向的距离可调,范围为大于0小于等于100mm。

10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述喷嘴(5)与焊枪枪头(1)在水平面的相对高度可调,即所述喷嘴(5)与焊枪枪头(1)具有高度差,高度差的范围为0-50mm。

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