[发明专利]一种基于旋转多丝电弧增材智能装置及方法

说明书

本发明是一种针对旋转多丝电弧增材装备及方法。包含水冷TIG焊枪、固定于焊枪上旋转式多股焊丝进给装置。所述旋转式多股焊丝进给装置包括：水冷焊枪本体、固定在焊枪本体上的旋转多丝进给装置以及送丝嘴等。其中旋转多丝进给装置包括：调整旋转速度的步进电机、高度与水平位置调节件、送丝角度调节件。本发明效果：通过步进电机控制旋转多丝进给装置的运动实现增材过程沉积金属的均匀分布，调整不同丝材的进给速度，调整旋转的速度控制液滴对熔池的搅拌作用控制沉积层的组织均一性，实现沉积层的组织精准调控，通过更换不同材质的丝材，可以实现沉积层的成分控制，实现梯度材料的增材制造。该装备可以在不改变增材系统的前提下实现电弧增材的成分、组织精准控制。

技术领域：

本发明涉及一种基于旋转多丝电弧增材智能装置及方法，尤其是指一种将多股焊丝以旋转的方式进行增材制造的装置，属于电弧增材制造设备及工艺技术领域。

背景技术：

增材制造，融合了计算机辅助技术，数控技术以及智能分层算法，基于离散—堆积原理，采用逐点或逐层的成形方法制造模型、模具和零件。将复杂的三维产品加工制造转化为一系列二维制造的叠加，因此可以在不用模具和复杂辅助工具的条件下得到几乎任意复杂形状的零部件，有着极大的制造自由度，可以极大缩短产品从设计到成品的生产周期，降低原材料和运行费用等成本。增材制造可以实现设计自由，适用于生产复杂形状的零部件。增材制造被誉为有望产生“第三次工业革命”的代表性技术，是大批量制造模式向个性化制造模式发展的引领技术。由于使用激光、电子束作为热源的粉末增材制造的成形效率低，环境及设备要求高等特点，电弧增材制造有着制造效率高、冶金缺陷少等优点被广泛应用。

电弧增材制造，可分为熔化极电弧增材与非熔化极电弧增材，相对于熔化极电弧增材制造，非熔化极电弧增材制造的熔池更加稳定，材料利用率更高，成型效果更高。但是传统的的非熔化极电弧增材制造中一般只用一种焊丝，其熔覆效率较低。目前，一些设备中提出的两种焊丝进行电弧增材，但是两种焊丝要么不同时进入熔池，要么固定在某一位置，导致实际增材过程中的成分偏析严重，无法实现沉积层的组织与成分的调控。

综上所述，现在的单丝电弧增材制造技术效率不高，多丝电弧增材制造的适用性较差。本发明创新性的提出了基于旋转多丝的电弧增材制造装备及方法，既可以提高电弧增材制造过程的效率，又可以通过多丝进给的设计可以实现沉积层的组织与成分调控，同时，旋转送丝的设计可以提高沉积层组织的稳定性，成分的均一性。

发明内容：

本发明是针对现有电弧增材制造方法效率低、无法进行精准的成分控制等不足，提供一种基于旋转多丝电弧增材智能装置及方法。

本发明的技术通过以下技术方案实现：

基于旋转多丝电弧增材装备及方法，包括水冷TIG焊枪(1)和通过固定件固定在TIG焊枪(1)的旋转多丝进给装置，所述旋转多丝进给装置包括固定在TIG焊枪(1)上的步进电机(2)、传动装置(3)与丝材进给装置。丝材进给装置包括：水平方向调节装置(6)、竖直方向调节装置(4)、送丝角度调节装置(8)以及送丝嘴(7)，其中：

所述水平方向调节与竖直方向调节通过紧固装置(5)进行固定，其一个装置可以实现两个方向的调节；

所述的水平方向调节装置(6)、竖直方向调节装置(4)、送丝角度调节装置(8)以及送丝嘴(7)共计不少于3套，且相互之间呈一定角度且可根据需要进行调节；

所述焊枪为水冷TIG焊枪，通过循环水将增材制造过程中产生的热量带走，降低焊枪的自身温度，提升增材制造过程工艺的稳定性；

其中，多丝进给装置中各丝材进给装置相互独立，且相互之间呈一定角度，角度固定以后，相对位置不发生改变，但是多丝机构整体在步进电机(2)的作用下围绕TIG焊枪(1)进行往复旋转；