[发明专利]一种电弧增材制造状态监测反馈系统及状态监测反馈方法

说明书

本发明公开了一种电弧增材制造状态监测反馈系统及状态监测反馈方法，通过获取增材制造过程各环节参量使用情况数据；设置各环节参量使用情况安全阈值；将获取的各环节参量使用情况数据与各环节参量使用情况安全阈值对比，若各环节参量使用情况数据超过各环节参量使用情况安全阈值，则进行预警，否则不进行预警，利用盘状焊丝余量检测单元、保护气余量检测单元、循环水箱流量及温度检测单元、焊枪温度检测单元、干伸长检测单元对各环节参量使用情况数据进行采集，能够对电弧增材制造过程的不良状态及时发现，即可保证大型金属结构件始终保持稳定成形，并可建立结构件成形过程档案，从而促进电弧增材制造技术在大型金属结构件制造领域的进一步产业化应用。

技术领域

本发明涉及电弧增材制造领域，具体涉及一种电弧增材制造状态监测反馈系统及状态监测反馈方法。

背景技术

电弧增材制造技术是一种将金属焊接技术与快速成形离散堆积原理结合起来的快速成形技术，通过电弧将丝材逐层熔化堆积形成致密金属零部件的过程。电弧增材制造技术因其能够以高沉积速率、低设备成本、高的材料利用率和由此产生的环境友好型来制造大型金属结构件而日益受到工业制造部门的关注，在航空、航天、船舶、汽车行业有很大的产业化应用前景。

目前电弧增材制造技术虽然取得了一定的成就，但是在实际应用方面中仍有不少问题。电弧增材制造大型金属结构件的过程中，本质上是一个长时间熔化焊丝连续堆焊的过程，需要不断消耗原材料、保护气，随着分层切片高度与实际成形高度之间的误差，随着成形层数的增加逐渐累积，每层开始焊接的位置(即干伸长)会发生变化，并且需要焊接设备长时间不间断工作，对焊接设备也是极大的考验，需要密切关注循环水箱的工作状态，这些都将影响电弧增材制造过程的健康状态。而目前对于焊接设备的监控，均是工人根据工作经验进行修整调节，无法提供一个科学的监控，容易误判，如焊丝不足造成成形过程中止或者保护气余量较低时使成形过程熔融金属氧化严重形成缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电弧增材制造状态监测反馈系统及状态监测反馈方法，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电弧增材制造状态监测反馈系统，包括盘状焊丝余量检测单元、保护气余量检测单元、循环水箱流量及温度检测单元、焊枪温度检测单元、干伸长检测单元、数据采集卡和工控机；

所述焊丝余量检测单元用于对焊丝的余量进行实时检测，并将焊丝余量检测结果反馈至数据采集卡；

所述保护气检测单元用于对保护气余量进行实时检测，并将保护气余量检测结果反馈至数据采集卡；

所述循环冷却水箱流量及温度检测单元用于对于水箱温度及冷却水流量进行实时检测，并将水箱温度及冷却水流量检测结果反馈至数据采集卡；

所述干伸长检测单元用于堆积时干伸长检测，并将检测到的检测干伸长数据反馈至数据采集卡；

数据采集卡用于将接收到的数据传输至工控机，工控机用于预设阈值存储，并将接收到的数据与预设阈值对比，如果接收到的数据不在预设阈值范围内，则工控机进行预警反馈，否则不进行预警反馈。

进一步的，盘状焊丝余量检测单元包括霍尔传感器以及固定于盘状焊丝上的磁钢，盘状焊丝安装于送丝机上，霍尔传感器固定于送丝机外侧与送丝机上的磁钢对应，霍尔传感器用于记录盘状焊丝上的磁钢转动圈数；霍尔传感器连接于数据采集卡。

进一步的，保护气余量检测单元包括设置于保护气瓶出口处的气体压力传感器，气体压力传感器连接于数据采集卡。

进一步的，循环水箱流量及温度检测单元包括设置于循环水箱出口处的水流量传感器和热电偶；水流量传感器和热电偶连接于数据采集卡。

进一步的，焊枪温度检测单元包括贴设于焊枪侧壁的贴片型热电偶，贴片型热电偶连接于数据采集卡。