[发明专利]一种主动控制电弧增材制造直壁温度的装置及方法有效

专利信息
申请号: 201910517705.3 申请日: 2019-06-14
公开(公告)号: CN112077419B 公开(公告)日: 2021-11-09
发明(设计)人: 周琦;洪浩源;杨子威;雷济旭;时孝东;周伟;许雪宗;高健;宋世达 申请(专利权)人: 南京理工大学
主分类号: B23K9/04 分类号: B23K9/04;B23K9/133;B23K9/32;B33Y10/00;B33Y30/00;G05D23/22
代理公司: 南京理工大学专利中心 32203 代理人: 邹伟红
地址: 210094 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 主动 控制 电弧 制造 温度 装置 方法
【权利要求书】:

1.一种主动控制电弧增材制造直壁温度的装置,其特征在于,包括:热电偶、铜质干冰放置盒、保温外壳、夹紧装置、运动装置、直壁侧铜质夹板;其中,热电偶、铜质干冰放置盒、保温外壳、直壁侧铜质夹板构成降温部,所述的直壁侧铜质夹板与直壁侧表面平行,与直壁直接接触;所述的热电偶,内置于直壁侧铜质夹板内部;所述的保温外壳与直壁侧铜质夹板连接,构成完整盒体,铜质干冰放置盒被保温外壳包裹,并与直壁侧铜质夹板之间距离为δ,所述的铜质干冰放置盒开有CO2排气孔并连接运动装置;所述的夹紧装置用于夹紧降温部,与直壁侧铜质夹板方向垂直;

所述的运动装置,连接伺服电机及铜质干冰放置盒;

该装置还设有控制部,包括温度采集器、可编程控制器,计算机;温度采集器连接热电偶及计算机,所述的可编程控制器与伺服电机及计算机连接。

2.根据权利要求1所述的主动控制电弧增材制造直壁温度的装置,其特征在于,所述的保温外壳材料为高容度挤塑板。

3.根据权利要求1所述的主动控制电弧增材制造直壁温度的装置,其特征在于:所述的伺服电机为交流伺服电机,所述的运动装置为丝杆加导轨。

4.根据权利要求1所述的主动控制电弧增材制造直壁温度的装置,其特征在于,干冰放置盒与直壁侧铜质夹板的距离δ的长度为30-80mm。

5.根据权利要求1所述的主动控制电弧增材制造直壁温度的装置,其特征在于直壁侧铜质夹板的厚度d为0.5-3mm;直壁侧铜质夹板的高度H为10-50mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的主动控制电弧增材制造直壁温度装置的方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1,在完成高度h直壁堆敷后,将降温部通过夹具夹持于直壁上,其中夹具垂直高度Hh;

S2,热电偶实时采集直壁侧铜质夹板中的温度t,并将采集到的温度信号传输至温度采集盒;

S3,温度采集盒对热电偶采集到的电信号进行滤波、标度转换并传输至计算机;

S4,计算机内部程序将采集温度t与预设温度T1、T2,T1为开始冷却温度,T2为停止冷却温度,进行比较;

S5,若tT1,计算机发送信号至可编程控制器,控制伺服电机启动,根据编好的程序,伺服电机通过运动机构推动铜质干冰放置盒与直壁侧铜质夹板发生接触;

S6,干冰放置盒中的干冰升华吸热,干冰升华为CO2通过干冰放置盒后的小孔排出;

S7,若tT2,计算机发送信号至编程控制器,控制伺服电机启动,根据编好的程序,伺服电机通过运动机构使铜质干冰放置盒与直壁侧铜质夹板分离;

S8,T2tT1则计算机继续比较;

S9重复步骤S2-S8至完成增材。

7.根据权利要求6所述的主动控制电弧增材制造直壁温度装置的方法,其特征在于,干冰放置盒中加入的干冰量m的质量范围为

m=ρ·H·S·L

其中,ρ为干冰在-78.5℃下的密度为1560kg/m3,H为干冰放置盒高度,S为宽度,L为长度。

8.根据权利要求6所述的主动控制电弧增材制造直壁温度装置的方法,其特征在于,预设温度T1为300℃-400℃,预设温度T2为100℃-200℃。

9.根据权利要求6所述的主动控制电弧增材制造直壁温度装置的方法,其特征在于,电弧增材制造使用的丝材为高强钢丝材、NiCr不锈钢丝材。

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