[发明专利]基于等离子体电弧熔覆的3D金属增材制造装置及方法

摘要

本发明涉及一种基于等离子体电弧熔覆的3D金属增材制造装置及方法，该装置包括：金属基体；以及金属丝，所述金属基体与金属丝分别连接有电源，两者之间形成高电压，所述高电压击穿金属基体与金属丝之间的空气产生等离子体电弧放电，使得金属基体形成熔池，金属丝熔化，在重力和电磁力作用下，金属丝熔化后掉入熔池而融于金属基体，使得金属基体增长。本装置直接利用等离子体电弧熔覆金属丝达到增材制造的目的，具有体积小、成本低、速度快，以及材料制备简单、金相成长方向可控、后处理工艺简单的优点。

主权项

1.一种基于等离子体电弧熔覆的3D金属增材制造装置，其特征在于，包括：金属基体；以及金属丝，所述金属基体与金属丝施加有高电压，所述高电压击穿金属基体与金属丝之间的空气产生等离子体电弧放电，使得金属基体形成熔池，金属丝熔化后覆盖在金属基体上形成金属增材点；还包括大功率开关电源和高电压发生电路；所述高电压发生电路包括储能电感和高压电容，储能电感与金属丝连接，大功率开关电源经金属丝给储能电感充电，在金属丝熔断瞬间，对高压电容谐振充电产生高电压，在金属丝和金属基体之间产生等离子体电弧，接通电路，进而熔化出丝机构出丝口处的金属丝；或者，所述高电压发生电路采用升压变压器产生高电压，包括充电二极管、充电电感、储能电容、放电开关及其控制电路、升压变压器，升压变压器次级串联在大功率开关电源和金属丝之间，大功率开关电源通过充电二极管和充电电感对储能电容充电，适时控制放电开关导通，储能电容通过放电开关对升压变压器初级放电，在升压变压器次级产生适当的高电压，去击穿金属丝与金属基体之间的空气产生等离子体电弧放电。