[发明专利]一种备件微弧脉冲等离子快速增材制造装置及方法

权利要求书

1.一种备件微弧脉冲等离子快速增材制造方法，其特征在于，为备件微弧脉冲等离子快速增材制造装置的快速增材制造方法，该装置包括喷枪轨迹控制机构(1)、脉冲微弧等离子熔覆平台(2)、变位机构(3)、机电综合控制台(4)以及焊枪路径规划数控显示台(5)；

喷枪轨迹控制机构(1)用于微弧等离子熔覆喷枪(13)的运动轨迹控制，脉冲微弧等离子熔覆平台(2)用于与微弧等离子熔覆喷枪(13)形成微弧等离子场，实现微弧等离子流量控制、脉冲电流控制以及电压控制，所述变位机构(3)用于实现制造增材件位置和方向的调整控制，所述机电综合控制台(4)内设独立计算机储存的备件模型库，机电综合控制台(4)通过与焊枪路径规划数控显示台(5)连接进行模型数据输入和输出，焊枪路径规划数控显示台(5)用于控制和调节变位机构(3)工作及控制微弧等离子沉积的工艺过程；

所述脉冲微弧等离子熔覆平台(2)包括循环冷却系统(11)、微弧等离子熔覆控制台(12)、微弧等离子熔覆喷枪(13)、粉末输送控制装置(14)以及供气装置(15)；

所述微弧等离子熔覆喷枪(13)固定于焊枪固定架(10)上，所述循环冷却系统(11)与微弧等离子熔覆喷枪(13)连接实现冷却水控制，在喷枪工作过程中起冷却作用；所述粉末输送控制装置(14)实现送气流量控制、粉末容器控制以及采用步进电机进行汇流控制；

所述供气装置(15)分两路，一路连接粉末输送控制装置(14)，并通过粉末输送控制装置(14)将粉末输送到微弧等离子熔覆喷枪(13)；另一路通过微弧等离子熔覆控制台(12)与微弧等离子熔覆喷枪(13)连接，实现等离子场的形成；

所述机电综合控制台(4)包括数据模型输入输出模块、微弧等离子熔覆控制模块、变位机构电机控制模块以及集成显示面板；

所述快速增材制造装置的备件微弧脉冲等离子快速增材制造方法，包括如下步骤：

步骤1：根据备件快速制造需求，通过机电综合控制台(4)调出零件成形数据文件，利用USB传输至焊枪路径规划数控显示台(5)形成微弧等离子熔覆喷枪的路径规划数据；设定喷枪移动速度为15～20cm/min，每层堆积高度为0.1～0.2mm；

步骤2：检查装置的安全性，打开供气装置(15)，将气体输出压力调整至0.2～0.5MPa，启动系统总电源，而后启动循环冷却系统(11)，启动脉冲微弧等离子熔覆平台(2)控制开关，将电压模式调整至脉冲模式，根据粉末材料沉积特性，调整电流参数；其中，输入电压为AC220V，输出电流为10～50A，电流脉冲为20～70ms,气体延迟时间为2-7s，流量为0.4～0.9L/min，压力为0.2～0.6MPa；

步骤3：启动变位机构(3)控制电机，将变位机构调整至“0”位，利用喷枪轨迹控制机构(1)将微弧等离子熔覆焊枪喷口调整至距离基准面10mm～20mm之间；

步骤4：启动粉末输送控制装置(14)控制送粉速度；送粉气压力为0.2～0.6Mpa，速度为20～30r/min；

步骤5：启动焊枪路径规划数控显示台(5)焊枪按照规定轨迹进行扫描熔覆；同时，随时观察成型件沉积情况，根据沉积件熔池形成情况，利用机电综合控制台(4)调整焊枪与沉积表面之间的距离误差；

步骤6：根据工艺特点，进行循环沉积，获得满足要求的备件配件。

2.根据权利要求1所述的备件微弧脉冲等离子快速增材制造方法，其特征在于：所述喷枪轨迹控制机构(1)包括基底支撑架(6)、安装在基底支撑架(6)上的滑轨数控扫描总成(7)、升降控制电机(8)、平移控制电机(9)和焊枪固定架(10)，通过滑轨数控扫描总成(7)控制升降控制电机(8)和平移控制电机(9)工作，实现对焊枪固定架(10)的移动轨迹控制。

3.根据权利要求1所述的备件微弧脉冲等离子快速增材制造方法，其特征在于：所述变位机构(3)包括回转驱动电机(16)、倾斜驱动电机(17)、三爪卡盘和基座(18)，通过回转驱动电机(16)驱动三爪卡盘和基座(18)旋转，通过倾斜驱动电机(17)驱动三爪卡盘和基座(18)调整倾斜位置。