[发明专利]丝粉同轴等离子电弧增材焊枪，增材系统及增材方法

说明书

本发明公开一种丝粉同轴等离子电弧增材焊枪，增材系统及增材方法。包括焊枪主体，送粉通道管，空心钨极，SiO₂玻璃管和连接喷嘴；空心钨极嵌套在送粉通道管的内管内部，空心钨极内设有SiO₂玻璃管，送粉通道管，空心钨极和SiO₂玻璃管同轴设置；SiO₂玻璃管的下端高于空心钨级端头，送粉通道管和空心钨极下端连接有连接喷嘴；焊丝穿过SiO₂玻璃管实现送丝，送粉通道管下端设有送粉出口，空心钨极的送丝出口和送粉通道管的送粉出口平齐。本发明可实现丝粉同轴垂直送进沉积层，可使等离子电弧空心钨极送丝‑激光熔覆送粉同时成形且成形材料选择范围更广，可以方便和容易实现功能梯度结构材料零部件的制造。

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体涉及一种丝粉同轴等离子电弧增材焊枪，增材系统及增材方法。

背景技术

增材制造是通过将三维数字计算机模型变成实体的一种方法，具体过程是通过三维制图软件如CAD对零件进行建模，然后采用分层切片软件对模型进行切片，得到每一层的数据信息，然后将其输入到增材制造的机器中，按照每一层的相关信息，层层累加打印，直到获得预期三维实体零件。

等离子弧增材制造因其热源集中、电弧稳定、熔敷层与层之间的结合强度非常高，呈良好的冶金结合状态的特点成为目前国内增材制造的热点。传统的等离子弧增材制造是基于钨极氩弧焊的，以丝材增材制造为基础，采用的是旁轴送丝方式，当在非直线尤其是一些复杂路径上进行增材制造时，由于增材方向的改变，影响了焊丝和电弧之间的相对位置关系，进而会影响增材质量的稳定。

其中，丝材增材制造技术，具有技术成本低、生产效率高、设备简单等优点，已成为实现金属零件经济快速成形重要手段，其成形零件由全焊缝组成、成形灵活、化学成分均匀，但是表面精度差，内部缺陷多。而粉末增材产生的零件通常内部缺陷少，表面精度高，但是技术成本高，生产效率低，材料适用范围浅。

由此可见传统等离子弧增材制造在复杂形状零件成形和高表面质量零件成形方面均不具优势，成形材料的选择范围有限，无法适应多种组合材料成形，所以在此基础上需要发明一种同轴送丝和送粉同时进行的焊枪结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种丝粉同轴等离子电弧增材焊枪，增材系统及增材方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种丝粉同轴等离子电弧增材焊枪，包括焊枪主体，呈环形的送粉通道管，空心钨极，SiO₂玻璃管和连接喷嘴；

送粉通道管由内管和外管之间形成送粉通道，所述空心钨极嵌套在送粉通道管的内管内部，所述空心钨极内设有SiO₂玻璃管，送粉通道管，空心钨极和SiO₂玻璃管同轴设置；SiO₂玻璃管的下端高于空心钨级端头，送粉通道管和空心钨极下端连接有连接喷嘴；

焊丝穿过SiO₂玻璃管实现送丝，送粉通道管下端设有送粉出口，空心钨极的送丝出口和送粉通道管的送粉出口平齐。

进一步的，SiO₂玻璃管的下端从空心钨级端头缩进2-5mm。

进一步的，焊枪主体上与送粉通道管的入口相匹配的地方设有送粉口，焊枪主体位于送粉口下端的侧壁上设有气体引入口。

进一步的，焊枪主体位于送粉管送粉口上的上半部分圆形外壁与焊枪主体上半部分内壁形成半封闭空腔，半封闭空腔中设置有冷却水管道，冷却水在冷却水管道中流通，构成冷却循环水路，以冷却装置，焊枪主体上设有冷却水出入口。

进一步的，焊枪主体下端为直径渐缩的保护帽，保护帽的下端低于连接喷嘴的出口。

进一步的，还包括连接固定结构，用于将空心钨极和SiO₂玻璃管固定与焊枪主体上。