[发明专利]一种等离子电弧熔丝增材制造装置及方法

权利要求书

1.一种等离子电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，包括控制系统(7)以及与控制系统(7)连接的运动执行机构(1)、测温装置(2)、焊枪(3)、送丝机构(4)、工作平台(5)和等离子弧发生器(6)；焊枪(3)固定于运动执行机构(1)端部，测温装置(2)固定于工作平台(5)待成型区一侧，焊枪(3)连接于等离子弧发生器(6)，送丝机构(4)安装于运动执行机构(1)上，送丝机构(4)的出丝嘴位于焊枪(3)热源下端，控制系统(7)用于控制等离子弧发生器(6)为焊接提供电流、电压及控制运动执行机构(1)运动路径。

2.根据权利要求1所述的一种等离子电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述运动执行机构(1)采用机械臂或机床，用于携带送丝机构(4)和焊枪(3)根据设置的规划路径运动。

3.根据权利要求1所述的一种等离子电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述送丝机构(4)包括送丝盘、送丝驱动电机和出丝嘴，所述出丝嘴位于用于熔融金属丝材的热源下方。

4.根据权利要求1所述的一种等离子电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述测温装置(2)用于测量工件多点位置温度，所述测温装置(2)为非接触式测温装置，均匀分布在温度均匀且能代表成型件温度的区域。

5.根据权利要求1所述的一种等离子电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述焊枪为一台或两台，分别或同时作为熔融金属丝材的电弧装置和工件加热装置。

6.根据权利要求1所述的一种等离子电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，测温装置(2)为热电偶或者红外测温仪。

7.一种基于权利要求1所述的一种等离子电弧熔丝增材制造装置的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、在控制系统内设定增材制造参数及工件温度调节目标值，控制系统通过测温装置实时采集测量工件基板区域内各个点处温度，测温装置将温度控制信号反馈与控制系统；

步骤2)、当设定的工件温度调节目标值低于温度控制信号反馈值时，运动系统协同等离子弧热源在低温区域加热工件；

步骤3)、焊接或增材过程中，设定的工件温度调节目标值高于温度控制信号反馈值时，运动系统协同等离子弧热源、送丝机构进行丝材熔融沉积；依次往复完成逐层控温打印过程。

8.根据权利要求7所述的增材制造方法，其特征在于，在控制系统中设定的增材制造参数包括焊接电流、加热电流、送丝速度、机械臂或机床焊接运动速度、机械臂或机床加热运动速度。

9.根据权利要求7所述的增材制造方法，其特征在于，首层熔融沉积时，当设定的工件温度调节目标值高于温度控制信号反馈值时，运动执行机构(1)以设定的加热电流、加热运动速度快速扫描加热；当设定的工件温度调节目标值低于温度控制信号反馈值时，运动执行机构(1)以设定的焊接电流、焊接运动速度、送丝速度进行首层丝材的沉积。