[发明专利]丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置与方法

权利要求书

1.一种丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置，包括等离子弧焊机、送粉器、送丝机、送丝管、焊接机器人、基板和等离子弧焊枪；其中等离子弧焊机的电极连接至等离子弧焊枪和基板；基板还用于承载及固定待制造结构件；焊接机器人夹持等离子弧焊枪和送丝管，送丝管第一端对准送丝机，第二端的出丝口位于等离子弧焊枪的正下方；其特征在于，

丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置包括控制模块，控制模块连接至等离子弧焊机、送粉器、送丝机、焊接机器人和等离子弧焊枪；控制模块根据待制造结构件的在不同位置的所需材料成分配比，沿成形路径的不同成形位置上对各设备的送丝参数、送粉参数以及等离子弧参数进行实时调整。

2.根据权利要求1中所述的丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置，其特征在于，还包括热丝机，热丝机连接送丝管的第二端，热丝机的正电极连接至送丝管的第二端，负电极连接至基板；所述热丝机连接至控制模块，控制模块利用控制指令实时调整热丝机的热丝参数。

3.根据权利要求1中所述的丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置，其特征在于，还包括离子气瓶和载粉气瓶，离子气瓶通过离子气管与等离子弧焊枪的离子气进气口连接，实现等离子弧；载粉气瓶通过送粉气管与送粉器的进气口连接，送粉器的出粉口与等离子弧焊枪的进粉口通过送粉管进行连接，通过等离子弧焊枪的送粉通道从等离子弧焊枪的出粉口吹出，用于为等离子弧焊枪提供焊接粉材；离子气瓶和载粉气瓶连接至控制模块，控制模块利用控制指令实时调整离子气管和送粉气管的离子气压和送粉气压；所述离子气瓶和载粉气瓶中的离子气和送粉气为氩气。

4.根据权利要求2中所述的丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置，其特征在于，所述送丝机、送丝管、热丝机均包括多个，形成多个包括送丝机、送丝管和热丝机的送丝组合，其中多个送丝组合的送丝机、送丝管、热丝机的送丝参数和热丝参数由控制模块所独立控制，不同的送丝组合的送丝参数和热丝参数可不相同。

5.根据权利要求3中所述的丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置，其特征在于，所述送粉器、送粉管、载粉气瓶、等离子弧焊枪的送粉通道和出粉口均包括多个，形成多个包括送粉器、送粉管、载粉气瓶、等离子弧焊枪的送粉通道和出粉口的送粉组合，多个送粉组合中的等离子弧焊枪出粉口喷出的不同粉束之间的汇聚位置在等离子弧焊枪的正下方；其中多个送粉组合的送粉器、送粉管、载粉气瓶、等离子弧焊枪的送粉通道和出粉口的送粉参数和送粉气压被控制模块所独立控制，不同的送粉组合的送粉参数和送粉气压可不相同。

6.根据权利要求1中所述的丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置，其特征在于，还包括冷却水箱、出水冷却水管以及回水冷却水管；冷却水箱包括出水口和进水口，等离子弧焊枪也包括出水口和进水口；其中冷却水箱出水口通过出水冷却水管与等离子弧焊枪的进水口连接，冷却水箱进水口通过回水冷却水管与等离子弧焊枪的出水口连接。

7.根据权利要求1中所述的丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置，其特征在于，等离子弧焊枪的等离子弧类型为脉冲等离子弧，等离子弧焊枪底部距离基板的距离为5～15mm之间。

8.根据权利要求1中所述的丝粉同熔等离子弧增材制造三维梯度材料的装置，其特征在于，焊接丝材的直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm或1.6mm中的一种，焊接粉材的粉末粒径为50～150μm之间。