[发明专利]一种三丝等离子弧增材制造装置及方法

说明书

本发明公开了一种三丝等离子弧增材制造的方法，该装置包括六轴智能机器人，上位机，二轴变位机、机器人控制柜、示教器、焊接系统、热丝式送丝系统、超声复合装置及其夹具等，其方法主要是采用三台送丝机送给丝材，电阻加热的原理对焊丝进行热丝，可以实现相同或不同规格不同材质的焊丝进给的等离子弧增材制造。在焊枪的一侧设有超声冲击机去应力机构，可自动或手动，同时或分时对金属表面进行处理。本发明实现了三丝热填丝的等离子弧增材制造的不同组合方式，为增材异材交织结构的零部件增加了更多的可能性。解决了增大焊接电流，提高融化速度时对母材热输入过高的矛盾以及焊缝应力分布不均匀，残余应力大，成形效率低等问题。

技术领域

本发明涉及一种增材制造技术领域，特别是涉及一种用于三丝等离子弧增材制造装置，还涉及一种三丝等离子弧增材制造装置的方法。

背景技术

等离子弧增材制造，由于丝材+等离子弧增材制造成本低，效率高，原料利用率高，可打印大尺寸部件等优势成为具有前景的增材制造的方式之一。在等离子弧增材制造中，由于电弧热源的特点和填丝速度的限制，使其丝材的熔敷速度相对于熔化极电弧较低，若增大焊接电流则会引起母材基板过热而发生变形从而影响焊接的精度和性能。在等离子弧增材制造中，增材两种或多种材料交织的特殊功能型零部件的研究鲜有报道。

疲劳破坏是焊接结构最常见的破坏形式，至今焊接结构的疲劳事故仍广泛存在。目前方式的焊接结构的焊缝附近应力分布无法完全避免。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提高一种三丝等离子弧增材制造装置及方法，解决了高速增材制造过程中由冷填丝和单送丝或双送丝带来的熔敷效率低，成形速度慢的问题，提高增材金属零件的精度等。

为达到上述目的，本发明提供了一种三丝等离子弧增材制造装置，其特征在于：包括六轴协同智能机器人、上位机、二轴倾翻旋转式工作台、机器人控制柜、示教器、焊接系统、热丝式送丝系统、超声复合装置及相关夹具；所述送丝系统包括热丝机和三台送丝机组成，所述焊接系统包括等离子焊接电源、等离子发生器、等离子焊枪和冷却水箱，所述等离子焊枪固定设置于六轴协同智能机器人上。

作为上述方案的进一步设置，所述的三台送丝机与热丝机组合构成三丝热填丝机构，所述三丝热填丝机构还包括固定于等离子焊枪上的送丝嘴A、送丝嘴B、送丝嘴C。

作为上述方案的进一步设置，所述超声复合装置包括超声冲击机电源和超声冲击枪，所述的超声冲击枪通过工装集成在六轴协同智能机器人端部的等离子焊枪一侧，与超声冲击电源机箱相连设置。

作为上述方案的进一步设置，所述的热丝机包括连接设置有两根热丝导线，所述的两根热丝导线一端与热丝电源分正负极相连设置，另一端分别与送丝导嘴连接以及焊接工件连接，所述送丝导嘴与焊接工件之间绝缘设置。

作为上述方案的进一步设置，所述热丝机的电流调节范围为0-180A，所述等离子焊枪的采用钨极针直径设置为1.0～5.0mm，内缩量为1～2mm，喷嘴口径为2.87mm。

作为上述方案的进一步设置，所述送丝嘴A、送丝嘴B、送丝嘴C，角度方位可调设置，送丝嘴A、送丝嘴B并列设置，其夹角设置为20°到30°，送丝嘴C与送丝嘴A、送丝嘴B相对放置，其位置位于送丝嘴A、送丝嘴B夹角的角平分线处延长处。

一种用于上述一种三丝等离子弧增材制造装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，堆敷前，调整送丝嘴A和送丝嘴B的位置，使两个送丝嘴送出的丝材的末端交点处位于工作平台上的基板的正上方，等离子焊枪的正下方，调整送丝嘴C的位置，使其送出的丝材与送丝嘴A和送丝嘴B的交点相交，然后微调各送丝嘴上的旋钮，使每个送丝嘴送出的丝材都能在同一熔池中熔化，焊丝的交点与等离子焊枪之间的距离为2.5mm左右，工作时等离子焊枪与基板或需要焊接的表层距离为6-8mm；