[实用新型]一种电弧增材制造力学性能调控系统

说明书

本实用新型公开了一种电弧增材制造力学性能调控系统，属于电弧增材制造技术领域，机器人一手臂的端部通过连接块连接有可对零件进行加工的焊枪，保护舱的内部设有对加工时的零件进行温度监测的检测机构，基板与支撑台之间设有可对加工时的零件进行降温的冷却机构，焊枪的周围设有安装于连接块上且可对零件进行升温的加热机构，检测机构通过电连接与温度反馈控制系统连接，且冷却机构、加热机构均与温度反馈控制系统电连接，并且温度反馈控制系统与计算机电连接。本实用新型通过对零件不同层间温度的实时检测，可有效调控增材制在造过程中的层间温度，进而可有效改善电弧增材制造零部件的力学性能，并提高装置的工作质量。

技术领域

本实用新型涉及电弧增材制造技术领域，具体的涉及一种电弧增材制造力学性能调控系统。

背景技术

增材制造技术是基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动，采用材料逐层累加的方法制造实体零件的快速成型技术。该技术具有生产周期短、原材料利用率高以及可制造结构复杂零部件的特点，使其在面对航空航天领域对零部件低成本、高可靠性、大型化与整体化发展的要求时，体现了得天独厚的优势。对于航空航天领域金属零部件的增材制造技术，按照热源类型可大致分为三类，分别为激光、电子束、电弧。而以激光或电子束为热源的金属增材制造技术已在航空航天、国防军工以及生物医疗中有了较为广泛且成熟的应用，但是，对于激光热源而言，在制造激光吸收率低的金属时，往往具有较低的成型速率；而对于电子束热源，其制造过程中的真空氛围要求极大地限制了成型零部件的尺寸。因此，为了应对航空航天领域中对大型化、整体化零部件增材制造的迫切需求，基于堆焊技术发展的电弧增材制造技术将备受国内外学者的关注。

电弧增材制造技术是以电弧作为载能束，焊丝作为增材制造原材料，机器人作为执行机构，快速直接成型高致密度金属零部件。但与激光增材制造技术相比，其载能束具有热流密度低、加热半径大以及热源强度高等特点，导致电弧增材制造过程中往往伴有相对较大的热输入，层间温度高，成形过程中热积累导致的增材环境变化极易导致成形零部件中组织的粗大，进而影响其力学性能，同时，热积累对成形尺寸精度也有较大影响。因此，本发明提出一种通过层间温度调控电弧增材制造力学性能的方法具有重大意义。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

本实用新型的目的在于能够针对电弧增材制造过程中层间温度难以控制，进而导致沉积制造零部件力学性能较差这一技术难题。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种电弧增材制造力学性能调控系统，包括保护舱，所述保护舱的内部设有支撑台，且支撑台上设有对零件进行支撑的基板，所述支撑台的左侧设有机器人一，且机器人一手臂的端部通过连接块连接有可对零件进行加工的焊枪，所述焊枪通过电连接与电弧增材制造控制系统连接，且电弧增材制造控制系统与计算机电连接，所述保护舱的内部设有对加工时的零件进行温度监测的检测机构，且基板与支撑台之间设有可对加工时的零件进行降温的冷却机构，并且焊枪的周围设有安装于连接块上且可对零件进行升温的加热机构，所述检测机构通过电连接与温度反馈控制系统连接，且冷却机构、加热机构均与温度反馈控制系统电连接，并且温度反馈控制系统与计算机电连接。

进一步地，所述检测机构包括设于保护舱内部右侧的机器人二、安装于机器人二手臂上的红外测温仪。

进一步地，所述冷却机构包括设于基板与支撑台之间的保温板、开设于保温板内部的容腔、呈迂回式位于容腔内侧的冷却管、安装于保温板顶端且对容腔进行密封的金属板，所述金属板与基板的底端面贴合，且基板由金属材料制成，所述冷却管的两端与安装于保护舱内侧的水冷装置连接。

进一步地，所述加热机构包括通过驱动机构滑动安装于呈环形结构连接块上的套管、缠绕式安装于套管内外壁上的加热线圈，所述焊枪位于套管的内侧并位于其的轴线上。