[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

说明书

本发明公开一种备件微弧脉冲等离子快速增材制造装置及方法，快速增材制造装置包括喷枪轨迹控制机构、脉冲微弧等离子熔覆平台、变位机构、机电综合控制台以及焊枪路径规划数控显示台；本发明具有操作方面、环境适应性强、能够实现大范围、高温域零件增材制造的特点，该技术可以实现金属零件的快速制造，适用于野外环境备件的快速增材生成，有效提升应急维修保障能力，还可以应用于高熔点难加工金属零件的快速成型。

技术领域

本发明属于备件增材制造领域，涉及一种备件微弧脉冲等离子快速增材制造装置及方法。

背景技术

随着应急抢修与备件供应难以准确确定备件的最佳携行类别和数量。有些备件过于宽裕，有些则不够用、甚至未携行，这已经成为野外生存环境下换件维修的一大难题。为此，能否快速在现场生成备件成为应急抢修的关键环节。

近年来发展起来的增材制造技术(Additive Manufacturing，AM)也称3D打印，是运用分层技术进行三维建模和优化，通过路径规划，控制、优化成形工艺并逐层堆积形成零件的一种新型制造技术。相比于传统的减材制造方法，异形、复杂材料零件的增材制造具备制造效率高、性能优越、成本低廉等优点，在装备零部件的制造方面有着广阔前景，是近年来技术发展和研究的热点方向。等离子增材制造(Plasma Additive Manufacturing，PAM)技术是在等离子熔覆技术的基础上发展起来的，国内外研究相对较少，但由于独特的等离子体热源优势而倍受关注，现阶段也已经取得了一定成果。但是，目前的常规等离子增材制造设备没有形成一体化制造系统，数字化程度低、操控难度大且工艺调控能力低，主要依靠半自动化执行机构进行制造，熔覆成形的构件精度较差、制造成本也相对较高，无法适应战场复杂环境和作战任务需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种备件微弧脉冲等离子快速增材制造装置及方法，能够实现较高精度的备件快速增材制造和原位再制造功能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术申请：

一种备件微弧脉冲等离子快速增材制造装置，包括喷枪轨迹控制机构、脉冲微弧等离子熔覆平台、变位机构、机电综合控制台以及焊枪路径规划数控显示台；

喷枪轨迹控制机构用于微弧等离子熔覆喷枪的运动轨迹控制，脉冲微弧等离子熔覆平台用于与微弧等离子熔覆喷枪形成微弧等离子场，实现微弧等离子流量控制、脉冲电流控制以及电压控制，所述变位控制机构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内设独立计算机储存的备件模型库，机电综合控制台通过与焊枪路径规划数控显示台连接进行模型数据输入和输出，焊枪路径规划数控显示台用于控制和调节变位机构工作及控制微弧等离子沉积的工艺过程。

进一步，所述喷枪轨迹控制机构包括基底支撑架，安装在基底支撑架上的滑轨数控扫描总成、升降控制电机、平移控制电机和焊枪固定架，通过滑轨数控扫描总成控制升降控制电机、平移控制电机工作，实现对焊枪固定架的移动轨迹控制。

进一步，所述脉冲微弧等离子熔覆平台包括循环冷却系统、微弧等离子熔覆控制台、微弧等离子熔覆喷枪、粉末输送控制装置以及供气装置；

所述微弧等离子熔覆喷枪固定于焊枪固定架上，所述冷却水控制系统与微弧等离子熔覆喷枪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实现送气流量控制、粉末容器并采用步进电机进行汇流控制；

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

进一步，所述变位控制机构包括回转驱动电机、倾斜驱动电机、三爪卡盘和基座，通过回转驱动电机驱动三爪卡盘和基座旋转，通过倾斜驱动电机驱动三爪卡盘和基座调整倾斜位置。