[发明专利]TIG压轮旋转式旁轴送丝电弧3D打印装置

说明书

本发明提供一种TIG压轮旋转式旁轴送丝电弧3D打印装置，包括基板、TIG焊枪组件、旁轴送丝机构以及熔覆层压轮系统；熔覆层压轮系统具有第一工装、第二工装、旋转组件、压力调节器以及压轮机构，第一工装与第二工装连接、在竖直方向可相互移动和复位；第二工装可围绕旋转组件转动；熔覆层压轮系统的压轮机构与TIG焊枪组件共线设置，压轮机构被设置成随着第二工装围绕旋转组件的转动而保持与TIG焊枪组件焊接方向一致并位于移动轨迹的后方，使压轮机构接触工件表面的熔覆层，对熔覆层表面进行加工。本发明可使TIG焊枪不受旁轴送丝装置限制，通过调节不同压力和转动角度，控制熔覆层表面成形，提高打印质量和打印过程中的稳定性。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体而言涉及一种TIG压轮旋转式旁轴送丝电弧3D打印装置。

背景技术

电弧增材制造（WAAM）是以电弧作为热源，焊丝作为增材材料，快速成型出致密度高、力学性能好的金属复杂几何构件，缩短产品的生产周期，极大提高材料的利用率及生产效率。WAAM实际上是将气体保护电弧焊方法应用到了增材制造领域，主要分为熔化极和不熔化极。熔化极包含长弧和短弧两种工艺，前者为熔滴自由过渡MIG（metal inert-gas）电弧，后者为熔滴短路过渡的冷金属过渡（Cold Metal Transfer CMT）电弧。不熔化极为TIG电弧，焊丝侧向送进，熔滴过渡采用搭桥过渡。

TIG电弧增材制造是指非熔化极惰性气体保护堆焊是通过非熔化钨极在惰性气体保护下与工件产生电弧作为热源，熔化母材和连续等速送进可熔化的丝材，形成熔池。其优点是具有广泛的适应性，气密性较好，可降低熔覆层的气孔率，成形较为稳定。

查阅国内外现有的电弧3D打印装置的相关文献，目前，TIG电弧增材制造方法包括：普通旁轴送丝TIG电弧打印、旁轴多丝TIG电弧打印，同轴空芯钨极TIG电弧打印，未发现单丝TIG压轮旋转式旁轴送丝电弧3D打印装置，旁轴多丝TIG电弧打印虽然丝材利用率较高，成形较快，但其打印稳定性较差，多丝TIG钨极热源热输入过大，所产生的热应力变形较大。同轴空芯钨极TIG电弧打印暂无试验结果。

发明内容

本发明目的在于针对现有TIG焊枪打印角度调节受限问题，提供一种TIG压轮旋转式旁轴送丝电弧3D打印装置，使TIG焊枪不受旁轴送丝装置限制，实现了多方向性打印，可对3D打印的熔覆层进行实时辊压作用，通过调节不同压力和转动角度，控制熔覆层表面成形，提高打印质量和打印过程中的稳定性。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：

一种TIG压轮旋转式旁轴送丝电弧3D打印装置，包括基板、TIG焊枪组件、旁轴送丝机构以及熔覆层压轮系统；

所述TIG焊枪组件位于基板上方，TIG焊枪组件下方的钨极与工件表面产生电弧，旁轴送丝机构将焊丝送至钨极下方，即由电弧热量以熔滴过渡形式形成熔池，在工件表面形成熔覆层；

所述熔覆层压轮系统具有第一工装、第二工装、旋转组件、压力调节器以及压轮机构，第一工装与第二工装水平连接并且二者之间在竖直方向可相互移动和复位；所述旋转组件设置在第一工装上，第二工装可围绕所述旋转组件转动；所述压力调节器设置在第二工装上；

所述熔覆层压轮系统的压轮机构与所述TIG焊枪组件共线设置，压轮机构被设置成随着所述第二工装围绕旋转组件的转动而保持与TIG焊枪组件焊接方向一致并且一直位于TIG焊枪组件移动轨迹的后方，使压轮机构通过底部的压轮接触工件表面的熔覆层，对熔覆层表面进行加工；

所述熔覆层压轮系统的压力调节器被设置成根据设定的压力输出，通过压轮施加到工件表面的熔覆层上。

进一步地，所述旁轴送丝机构、TIG焊枪组件与压轮共线设置，旁轴送丝机构熔覆层压轮系统固定于TIG焊枪组件的两侧。