一種可動態(tài)調(diào)控成分與組織的多絲電弧增材裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術為用于金屬間化合物及梯度材料增材制造方法及裝置，該裝置包括：

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種可動態(tài)調(diào)控成分與組織的多絲電弧增材裝置


[0001]本專利技術涉及金屬材料加工領域，具體地說是一種可動態(tài)調(diào)控成分與金屬材料組織的多絲電弧增材裝置
。

技術介紹

[0002]多絲電弧增材制造是一種先進的金屬
3D
打印技術
。
該技術的工作原理是通過將多個成分金屬焊絲送入一個共同的熱源
(
如電弧
)
中進行熔化，并將熔化的金屬材料沉積在預先設計的構建平臺上
。
隨著構建平臺的逐漸下降，一層又一層地堆積，最終形成所需的三維零件
。
[0003]與傳統(tǒng)的金屬
3D
打印技術相比，多絲電弧增材制造可以在較低的成本下具有更高的生產(chǎn)效率，可實現(xiàn)更快的制造速度
。
但是普通的多絲電弧增材技術由于熔池攪拌作用較弱，熔化的金屬焊絲在熔池內(nèi)存在結晶偏析
、
混合不均勻等問題，因此在成分上存在一定的波動性和不均勻性，這可能導致打印的零件在力學性能
、
尺寸精度和熔覆效率方面略低于其他的金屬增材制造技術
。
并且在大電流
、
高送絲速度的情況下會導致熱影響區(qū)過大
、
成型速度下降
、
材料熔化不均勻等問題
。
[0004]因此迫切需要提出一種可以解決以上問題的多絲電弧增材制造方法
,
在保留傳統(tǒng)多絲電弧增材制造優(yōu)點的前提下確保在大電流
、
高送絲速度的熔敷工藝下依然可以良好成形
,
提高熔敷效率
,
讓熔敷道成分更加均勻
,
從而保證了多元合金制備的可靠性
。

技術實現(xiàn)思路

[0005]本專利技術的目的在于提供一種可動態(tài)調(diào)控成分與組織的多絲電弧增材裝置，其利用多個由伺服電機或步進電機控制的獨立送絲機，每臺送絲機由獨立的單片機控制電路控制，接收上位機軟件發(fā)送的送絲速度指令，控制送絲速度
。
該指令通常為
CAN
通信指令，也可采用
485
串口通信方式
。
通過上位機送絲指令從而動態(tài)調(diào)節(jié)送絲的速度和角度
。
再對沉積金屬熔池加入超聲波震蕩，使其熔池攪拌作用加劇，可對凝固金屬組織和成分均勻性進行改善
。
利用該裝置和方法可實現(xiàn)對
TiAl
金屬間化合物等多種成分金屬進行沉積制造
。
通過改變各個送絲機送絲速度的比例大小，可以無極調(diào)節(jié)熔池中金屬的成分配比，實現(xiàn)增材過程梯度化制造，以及脆性金屬間化合物的制造
。
[0006]本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：通過伺服電機或步進電機控制底座的角度翻轉(zhuǎn)，用上位機電腦編程指令來控制送絲機的送絲速度以及焊槍位置，再用超聲波發(fā)生器共同作用使得超聲波震蕩與增材過程共同進行
。
[0007]本專利技術的優(yōu)點與積極效果為：
[0008]1、
本專利技術利用多個獨立的送絲機進行控制，再引入超聲波震蕩處理，可使成分分布和組織分布更為均勻一致，同時可動態(tài)調(diào)節(jié)幾個送絲機送絲速度比值，以此調(diào)節(jié)熔池金屬成分，達到動態(tài)調(diào)節(jié)沉積金屬成分與性能的目的
。
本專利技術獲得更高組織成份同時也提高了加工速度，進而提高了加工效率
。
[0009]2、
本專利技術利用伺服電機或步進電機對送絲機進行控制，本專利技術引入了多種混合送絲制造的概念與超聲波震蕩輔助的方法來對多成分的金屬材料制造進行優(yōu)化
。
附圖說明
[0010]圖1為本專利技術的簡易示意
。
[0011]圖2為圖1中的
1、
底座放大示意圖
。
[0012]其中，
1、
可轉(zhuǎn)動底座；
2、
卡盤；
3、
工件；
4、
送絲機；
5、
超聲波換能器；
6、TIG
焊槍；
7、
連接桿；
8、
超聲波工具頭；
9、
伺服電機；
10、
一對嚙合齒輪；
具體實施方式
[0013]下面結合附圖對本專利技術作進一步詳述
。
[0014]如圖1～2所示，本專利技術包括可轉(zhuǎn)動底座底座
、
工件夾持組件
、TIG
焊接裝置
、
多絲送絲裝置
、
多絲加熱裝置及超聲波輔助震蕩裝置，其中工件夾持旋轉(zhuǎn)組件設于底座1上，且工件通過所述工件3夾持旋轉(zhuǎn)組件夾持并驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，超聲波震蕩裝置包括連接轉(zhuǎn)動桿
、
超聲波發(fā)生器
、
超聲波換能器
、
超聲波變幅桿
、
超聲波工具頭
8。
[0015]如圖1～2所示，本實施例中共設有兩個獨立送絲機，兩臺送絲機獨立由各自的送絲系統(tǒng)控制，接受指令以后開始送絲，且與此同時焊絲加熱裝置開始工作，使焊絲熔化進行增材制造，在增材制造過程中，通過位于焊槍并排相連的超聲波裝置，對工件表面進行加工處理
。
[0016]工件夾持旋轉(zhuǎn)組件包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機，其中底座1一端設有安裝座，所述安裝座內(nèi)設有所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動伺服電機9，且所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機驅(qū)動所述卡盤轉(zhuǎn)動，底座另一端設有，且所述頂座中設有頂桿，本實施例中，所述頂桿后端設有手輪用于驅(qū)動頂桿移動
。
裝置工作時，所述卡盤張開，工件一端放入所述卡盤中，然后卡盤閉合將工件一端夾持，然后操作人員操作頂桿移動頂住所述工件另一端，從而實現(xiàn)工件夾持，然后旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機驅(qū)動卡盤轉(zhuǎn)動，進而帶動工件轉(zhuǎn)動
。
所述工件夾持旋轉(zhuǎn)組件為本領域公知技術
。
[0017]本專利技術的工作原理為：
[0018]本專利技術工作時，工件3先通過所述工件夾持旋轉(zhuǎn)組件夾持固定，然后通過電腦指令控制，調(diào)整送絲機的角度和位置，再通過伺服電機9的控制使得多自由度底座上下左右翻轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，位置調(diào)整完畢后，兩臺獨立送絲機的加熱裝置開始工作，使焊絲熔化進行增材制造，在增材作業(yè)過程中，所述超聲波震蕩裝置開始工作，超聲波發(fā)生器開始工作，通過超聲波換能器，超聲波變幅桿，最后通過工具頭作用在工件表面，使得工件的組織和成分進行改善和優(yōu)化
。
[0019]以上所述僅為本申請的實施例而已，并不限制于本申請
。
在不脫離本專利技術的范圍的情況下對于本領域技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化
。
凡在本申請的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改
、
等同替換
、
改進等，均應包含在本申請的權利要求范圍內(nèi)
。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種可動態(tài)調(diào)控成分與組織的多絲電弧增材裝置，其特征在于：包括可轉(zhuǎn)動底座
(1)、
工件夾持組件
、TIG
焊槍
(6)、
多絲送絲裝置
、
多絲加熱裝置及超聲波輔助震蕩裝置，其中工件夾持旋轉(zhuǎn)組件設于底座
(1)
上，且工件
(3)
通過所述工件夾持旋轉(zhuǎn)組件夾持并驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，超聲波震蕩裝置包括連接轉(zhuǎn)動桿
、
超聲波發(fā)生器
、
超聲波換能器
(5)、
超聲波變幅桿
、
超聲波工具頭
(8)
，超聲波工具頭
(8)
與
TIG
焊接裝置
(6)
并列固定，達到在進行增材制造的同時通過超聲波震蕩來改善組織成分
。2.
根據(jù)權利要求1所述的可動態(tài)調(diào)控成分與組織的多絲電弧增材裝置，其特征在于：所述
TIG
焊槍
(6)
上設多絲送絲裝置
、
多絲加熱裝置及超聲波輔助震蕩裝置，多絲加熱裝置有兩個獨立的送絲機控制，通過送絲系統(tǒng)可以動態(tài)調(diào)節(jié)送絲速度和送絲角度，從而使成品性能更優(yōu)
。3.
根據(jù)權利要求1所述的可動態(tài)調(diào)控成分與組織的多絲電弧增材裝置，其特征在于：其中多絲加熱裝置包括熱絲加熱電源Ⅰ、
熱絲加熱電源Ⅱ和雙絲加熱協(xié)調(diào)控制模塊設于
TIG
焊接裝置
。4.
根據(jù)權利要求2所述的...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：焦靖凱，鞠洪濤，李俊玟，楊旭，齊云鋒，沈一鳴，李想想，
申請(專利權)人：沈陽大學，
類型：發(fā)明
國別省市：