[发明专利]一种控制熔化极电弧增材直壁体侧壁成形的装置

说明书

本发明公开了一种控制熔化极电弧增材直壁体侧壁成形的装置。该装置包括圆形紧固器、可伸缩柔性连接支架、整平探头。其中，圆形紧固器开有4个贯穿的紧固阀安装孔，安装孔两两对称；可伸缩柔性连接支架内开有3条冷却液流通腔道，主腔道为冷却液流入道，副腔道为冷却液回流道。连接支架的一端和圆形紧固器固定连接，另一端和整平探头相接；整平探头由金属基座和T形陶瓷垫片两部分组成；所述的金属基座和陶瓷垫片内部均开有冷却液流通室并能够实现密封结合。本发明提供的装置结构简单，能够有效解决熔化极电弧增材直壁体增材过程中熔池流淌，侧壁台阶效应的问题。

技术领域

本发明属于金属电弧增材制造领域，具体涉及一种控制熔化极电弧增材直壁体侧壁成形的装置。

背景技术

电弧增材是一种使用电弧熔化金属细丝(填充材料)进行堆积成形的制造技术。其常用的热源有熔化极电弧(MIG)、等离子电弧(PAW)、非熔化极电弧(TIG)。与以高能束(如激光、电子束)为热源的增材制造技术相比，电弧增材具有熔覆效率高、设备简单、能耗和生产成本低等显著特点，是一种拥有巨大潜力的生产制造技术。

容易知道，增材制造虽然生产效率高且生产成本低，但生产出来的零件表面质量较差。影响零件表面质量的因素有很多，其中，台阶效应是导致零件表面质量差的一个重要因素。电弧增材制造技术加工过程中层厚较大，台阶效应更加明显，生产的零件表面质量更差；此外，电弧增材堆积薄壁件时，熔池流淌也是影响表面质量的一个突出问题。从现有的研究来看，解决电弧增材件表面质量问题的方法初见于改进工艺参数等方面。如西南交通大学熊俊等人研究了层间温度、送丝速度、焊枪行进速度以及送丝速度和行进速度比率对薄壁件侧壁质量的影响。并得出结论：(1)保持其他参数不变，降低层间温度有利于提高表面质量；(2)保持送丝速度与行进速度的比率恒定，增加送丝速度有利于提高表面质量；(3)较低的送丝速度与较低的行进速度相匹配可以降低表面粗糙度。佛罗里达大学李志雄等人指出，熔积层厚度、堆覆方向也会影响增材件表面质量。鉴于现有关于电弧增材表面质量的研究情况以及存在的不足，本发明公开了一种控制熔化极电弧增材直壁体侧壁成形的装置，旨在解决薄壁件电弧增材过程中熔池流淌，侧壁台阶效应的问题。

发明内容

发明目的

本发明目的在于公开了一种控制熔化极电弧增材直壁体侧壁成形的装置，旨在解决薄壁件电弧增材过程中熔池流淌，侧壁台阶效应的问题。

为更好地实现上述目的，本发明技术方案如下：

本发明公开了一种控制熔化极电弧增材直壁体侧壁成形的装置，该

装置由圆形紧固器、可伸缩柔性连接支架、整平探头三部分组成。圆形紧固器通过紧固阀固定到焊枪喷嘴上；可伸缩柔性连接支架内部开有条冷却液流通腔道，主腔道为冷却液流入道，副腔道和副腔道为冷却液回流道。连接支架一端和圆形紧固器固定连接，一端和整平探头丝接；整平探头由金属基座和T形陶瓷垫片两部分组成。金属基座和陶瓷垫片内部均开有冷却液流通室并能够实现密封结合。伸缩柔性连接支架可进行水平方向和竖直方向上的位移。

其中水平方向上的移动用于控制两整平探头之间的水平距离；竖直方向上的位移用于调节整平探头距离基板的距离。腔道内的冷却液流动速度与T形陶瓷垫片表面的温度关联，随着陶瓷垫片表面温度的增加，冷却液流动速度增加，以将温度控制在一定的范围内。整个装置固定在焊枪上，增材过程中随着焊枪做相同的运动。整平探头和熔池接触，当有金属溶液越过熔池边缘向外溢出时将会受到T形陶瓷垫片的阻挡而无法继续向外流动。

结合上述可能的实现方式，作为优选方式，圆形紧固器开有4个贯穿的紧固阀安装孔，安装孔位置两两对称。

结合上述可能的实现方式，作为优选方式，可伸缩柔性连接支架内部开有3条冷却液流通腔道，其中主腔道作为冷却液流入道直径为4mm，副腔道和副腔道为冷却液回流道，直径均为2mm。