[发明专利]一种等离子电弧增材制造装置及方法

权利要求书

1.一种等离子电弧增材制造装置，其特征在于，包括丝粉结合等离子复合电弧枪体(1)；

所述丝粉结合等离子复合电弧枪体(1)由内到外依次包括内腔体(2)、水冷腔体(3)、保护气腔体(4)，所述内腔体(2)中设有钨极(5)，所述水冷腔体(3)和保护气腔体(4)通过夹层(6)隔开，所述夹层(6)内设有送丝通道(7)和送粉通道(8)。

2.根据权利要求1所述的等离子电弧增材制造装置，其特征在于，所述内腔体(2)为中空圆柱腔体，所述钨极(5)位于内腔体(2)的中心轴线上，所述钨极(5)的一端与等离子电弧电源相接。

3.根据权利要求1所述的等离子电弧增材制造装置，其特征在于，所述送丝通道(7)的数量为一个，所述送粉通道(8)的数量为三个，四个通道呈90°分布。

4.根据权利要求1所述的等离子电弧增材制造装置，其特征在于，所述送丝通道(7)送丝方向与丝粉结合等离子复合电弧枪体(1)中心轴线的夹角为45°～60°；所述送粉通道(8)送粉方向与丝粉结合等离子复合电弧枪体(1)中心轴线方向的夹角为45°～60°。

5.根据权利要求1所述的等离子电弧增材制造装置，其特征在于，所述送丝通道(7)所适用的丝材的直径为0.8～1.6mm；所用送粉通道(8)所适用的粉材的粒度为60～80目。

6.根据权利要求1所述的等离子电弧增材制造装置，其特征在于，所述内腔体(2)通过通入工作气体，用于形成钨极(5)与工件之间的等离子弧。

7.根据权利要求1所述的等离子电弧增材制造装置，其特征在于，所述水冷腔体(3)通过加入循环冷却水形成热压缩作用，压缩电弧。

8.根据权利要求1所述的等离子电弧增材制造装置，其特征在于，所述保护气腔体(4)通过通入保护气体，对整个等离子电弧增材制造过程进行保护。

9.一种基于权利要求1-7任一项所述的等离子电弧增材制造装置的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据堆积成形构件的化学成分和力学性能要求，确定堆积金属的化学成分，之后，根据合金化公式确定所需丝材、粉材的种类以及含量，其中丝材的直径为0.8～1.6mm，所用粉材的粒度为60～80目；

2)根据合金元素的种类、含量、过渡系数，计算得到用于堆积成形的丝材、粉材的进给速度；

3)依次确定等离子电弧的堆积电流为150～200A，保护气流量为10～15L/min，等离子气流量为1～3L/min；

4)按照确定的工艺参数以及设定好的路径进行堆积成形，等离子电弧增材制造过程中，等离子电弧在熔化丝材的同时也会熔化粉材，熔化后的丝材与粉材共同做成堆积金属熔池，得到完整的金属构件。