[发明专利]一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置及方法

权利要求书

1.一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置，其特征在于：包括双弧双气冷却增材装置、熔敷基层温度测控装置和智能测控系统平台组成；

双弧双气冷却增材装置包括等离子焊枪(4)、钨极氩弧焊枪(7)和与之固定成一体的水冷双保护气模块，以及相应的双弧双气控制模块(15)；水冷双保护气模块包括固定于保护气室(9)上的冷却水进口(1)、冷却水回水口(11)、后保护气(2)和前保护气(6)，冷却水从冷却水进口(1)注入保护气室(9)的冷却水道(10)，从冷却水回水口(11)返回；双弧双气控制模块(15)与冷却水箱(16)、保护气瓶I(18)和保护气瓶II(19)相连，接收智能测控系统平台(21)信号，控制冷却水进口(1)、后保护气(2)和前保护气(6)启动与停止，同时控制钨极氩弧电源(13)和等离子弧电源(14)的引弧与熄弧；等离子焊枪(4)和钨极氩弧焊枪(7)沿着增材方向串行排放，与双气保护气室(9)固定成一体；前保护气(6)进口始终处于等离子焊枪(4)和钨极氩弧焊枪(7)的中间位置，微型温度摄像机(5)靠近等离子焊枪(4)一侧；

熔敷基层温度测控装置由固定于保护气室(9)上的微型温度摄像机(5)和接收温度信号的道温测控仪(17)构成，道温测控仪(17)发送特征信息给与之相连的智能测控系统平台(21)，控制基层熔敷金属加热温度；

智能测控系统平台(21)控制与之相连的道温测控仪(17)、与之相连接的双弧双气控制模块(15)和与之相连的机器人(12)本体，协调等离子焊枪(4)、钨极氩弧焊枪(7)的引弧和收弧、机器人(12)的增材路径与微型温度摄像机(5)的测量温度信息的协同动作。

2.根据权利要求1所述的一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置，其特征在于：等离子焊枪(4)和钨极氩弧焊枪(7)的间距为30～60mm，增材时始终钨极氩弧焊枪(7)位于等离子焊枪(4)的前侧。

3.根据权利要求1所述的一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置，其特征在于：微型温度摄像机(5)与等离子焊枪(4)的距离5～10mm。

4.一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置的增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：增材时，按照高强钢丝材(3)确定等离子弧熔丝的工艺参数和机器人增材的增材速度轨迹信息，启动智能测控系统平台(21)、双弧双气控制模块(15)和道温测控仪(17)；

步骤2：智能测控系统平台(21)发送控制信号给机器人(12)，机器人带动双弧双气冷却增材装置移动，使得氩弧焊枪(7)处于引弧位置；然后发送控制信号给双弧双气控制模块(15)，双弧双气控制模块(15)先启动前保护气(6)，前保护气按照固定的气体流量Q₁送气t₁后，保护气室(9)充满氩气气氛后，再启动冷却水箱(16)，冷却保护气室；同时智能测控系统平台发送控制信号给道温测控仪(17)，启动微型温度摄像机(5)实时拍摄温度图像，并将温度图像传递给道温测控仪(17)；

步骤3：智能测控系统平台(21)发送控制信号给双弧双气控制模块(15)，双弧双气控制模块(15)，再发送控制信号在氩弧焊枪(7)和基板(8)之间按照预定电流I₁引燃氩弧，依然后焊枪不移动，原位燃烧t₂时间；当微型温度摄像机(5)检测到基板温度超过预定温度T₁时，道温测控仪(17)发送信号智能测控系统平台(21)，智能测控系统平台再发送控制信号给机器人(12)，机器人带动双弧双气冷却增材装置移动，使得等离子焊枪(4)处于引弧位置，同时发送控制信号给双弧双气控制模块(15)，双弧双气控制模块(15)再发送控制信号启动后保护气，氩气按照固定的后保护气气体流量Q₂送入气室；

步骤4：待等离子焊枪(4)到达引弧位置后，智能测控系统平台(21)发送控制信号给双弧双气控制模块(15)，双弧双气控制模块(15)再发送控制信号在等离子焊枪(4)和基板(8)引燃等离子弧；接着智能测控系统平台(21)直接发送控制信号给送丝装置(20)，丝材(3)送入等离子弧开始熔化增材，按照预设的增材路径开始增材，此时钨极氩弧和等离子弧共同移动；同时微型温度摄像机(5)实时采集钨极氩弧加热熔敷基层的温度分布，根据特征点的温度调整钨极氩弧电流I₁，保持熔敷基层在预设的温度T₂；

步骤5：按照预定的路径进行增材，当氩弧焊枪(7)到达收弧位置时，首先由智能测控系统平台(21)发送控制信号给双弧双气控制模块(15)，双弧双气控制模块(15)再发送控制信号在氩弧焊枪(7)，熄灭氩弧焊枪(7)与基板(8)之间的钨极氩弧，同时发送控制信号给道温测控仪(17)，关闭微型温度摄像机(5)，停止熔敷基层温度图像获取；然后待等离子焊枪(4)移动到收弧位置时，智能测控系统平台(21)发送控制信号给机器人(12)，机器人带动双弧双气冷却增材装置停止移动，接着智能测控系统平台(21)直接发送控制信号给送丝装置(20)，停止丝材(3)的送进，接着测控系统平台(21)发送控制信号给双弧双气控制模块(15)，双弧双气控制模块(15)再发送控制信号在等离子焊枪(4)，熄灭等离子焊枪(4)与基板(8)之间的等离子弧；

步骤6：等离子弧熄灭后，前保护气(6)和后保护气(2)继续送进保护气体滞后停气时间t₃，然后智能测控系统平台(21)发送控制信号给双弧双气控制模块(15)，同时关闭前保护气(6)和后保护气(2)；再等待滞后停水时间t₄后，智能测控系统平台(21)发送控制信号给双弧双气控制模块(15)，控制冷却水箱(16)关闭冷却水进入付冷却水进口(1)，完成单道熔敷增材；

步骤7：按照增材构件设计的增材路径，重复完成上述步骤，直至完成高强钢构件堆敷。