[实用新型]用于电弧法金属快速成型的专用焊机系统

说明书

本实用新型涉及一种用于电弧法金属快速成型的专用焊机系统。该系统包括控制器、机架、电弧电源、送丝组件、以及电压比较装置；送丝组件中设有金属丝材；机架上设有三维运动装置，三维运动装置上分别安置有与送丝组件衔接的焊枪头以及焊接底板，金属丝材穿入焊枪头；焊枪头、焊接底板分别与电弧电源电连接；电压比较装置具有第一电压检测端、第二电压检测端以及延时开关，第一电压检测端与焊枪头电连接，第二电压检测端与焊接底板电连接，延时开关串联于焊枪头与电弧电源的连接线路中、或串联于焊接底板与电弧电源的连接线路中。本实用新型能通过电压比较装置控制瞬时短路时间降低热量堆积，避免产生热应力问题。

技术领域

本实用新型涉及一种用于电弧法金属快速成型的专用焊机系统，属于金属快速打印成型技术领域。

背景技术

据申请人了解，金属快速打印成型技术是一种采用高能束为热源，通过材料逐层堆积，实现构件无模成形的数字化制造技术。金属零件快速打印成型技术原理是将金属粉末或丝材，在电弧、激光或电子束等加热条件下，按软件设定的路径同步熔化、堆积，最终成形出设计的零件实体。

当今世界制造业对于大型复杂关键结构件的应用数量占比已经成为衡量军事、航空、航天以及医疗等重大装备先进性的重要技术指标。大型复杂关键结构件的传统加工方式主要为锻造、铸造、焊接等，其多为“减材制造”方式，存在工序时间长，加工工艺复杂，加工设备昂贵以及对加工操作人员个人技术要求高等诸多缺点。

面对传统加工方式难以制备大型复杂关键结构件的难题，金属快速打印成型技术是一种较为先进的可行的技术途径。目前常用的金属快速打印成型方法主要有激光选区熔覆SLM、激光选区烧结SLS、电子束选区熔化EBM等。

热源设备是金属快速打印成型设备的核心部件，热源设备的先进与否直接决定了金属快速打印成型设备的先进性。目前我国金属快速打印成型设备的高端热源主要采用进口的大功率激光器、等离子发生器或电子束发生器，不仅设备价格昂贵，维护困难，并且其核心技术为国外所有，国内获取高端热源设备途径困难，同时设备对打印材料、技术人员要求也高，这直接导致整体成型设备价格过高，相应的使用成本也过高。这导致其很难普及应用，只能用于一些特殊领域，例如军工、航空航天等行业，大大影响了其在金属零件成型工业上的应用，对实际生产生活的效率提升也不高。

然而，即使是这些昂贵成型设备的热源也存在使用寿命过短，打印范围过小，维护困难等缺点，并且其打印成型的复杂结构件也有致密度不高、尺寸及表面精度不够，力学和加工性能不好，性能各向异性等缺陷。

电弧法金属快速成型是一种基于弧焊工艺的3D打印技术，其使用专用焊机系统作为热源。相对于上述的大功率激光器、等离子发生器或电子束发生器等高端热源，具有价格低廉，成型速度快，材料来源广泛，对人员、场地要求低等显著优点。电弧法金属快速成型技术的应用不但大大降低了电弧法金属快速成型设备的制作成本，也大大降低其使用成本。随着大型复杂关键结构件在航空工业中的应用不断增加，电弧法金属快速成型技术因其在大型复杂关键结构件加工上的独特优势而具有巨大的潜在市场。研究表明，与传统制造工艺相比，焊接快速成型技术可有效降低复杂钛合金零件制造成本约62.5％，材料利用率达80％以上，并且可大大降低供货周期。电弧法金属快速成型技术在金属成型工业上的应用有着非常广阔的前景。

目前国内的电弧法金属快速成型焊机也存在着一些问题，其中最为致命的是其热量控制问题，当结构件打印到一定高度时，往往由于热应力造成零件压缩变形，严重的直接导致成型结构件报废，即使打印成功的结构件也存在硬度过高，加工难度大等缺点。同时，过高的起弧时间还会造成噪音、强光等污染。