[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

说明书

本发明公开了一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置及方法，该装置包括双弧双气冷却增材装置等。在进行高强钢丝材增材时，用小电流的钨极氩弧加热前一增材道熔敷金属，惰性气体保护预热的熔敷金属，等离子弧熔化高强钢丝材增材，同时利用温度摄像机检测增材道前一增材道熔敷基础金属的温度特征信息，以实现双电弧双气流保护高强钢增材。本发明通过小电流的钨极氩弧加热高强钢熔敷金属，有效提升高强钢熔敷基体的温度，解决异质高强钢高碳含量增材的开裂问题，同时采用前道熔敷金属惰性气体保护，防止加热金属高温氧化，同时采用高温熔敷金属的惰性气体保护，既防止熔敷金属氧化也提高其冷却速率，细化晶粒尺寸，提升构件性能。

技术领域

本发明涉及增材控制领域，主要涉及一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置及方法。

背景技术

随着金属熔丝增材技术的深入发展，在工程机械、国防兵器等领域，对高强钢增材的需求越来越多。然而高强钢丝材增材时，由于丝材合金成分含量高，碳当量较大，增材时相对普通碳钢或不锈钢丝材应力更加敏感，容易产生裂纹、未熔合等缺陷。目前高强钢的增材方法有激光增材、MAG电弧增材、CMT电弧增材等，均可实现高强钢构件的丝材增材制造，但存在增材过程中熔敷金属表面氧化、内部缺陷多、成型质量差等不足，使得增材构件强度提升困难，韧性不高。

专利《一种层流等离子体增材制造成形高强钢的方法》(申请号：201910485415.5)公布了一种层流等离子体增材制造成形高强钢的方法，通过控制焊丝的填充数量以及填充位置实现精准控制成形件形状及精度，主要用于解决一般形状和尺寸精确的高强钢成形的精度的问题，在解决增材过程中的高温氧化、提升增材构件的组织和性能方面没有涉及。专利《一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接方法及其焊接夹具》(申请号：201911358421.0)公布了一种厚板高强钢激光-电弧复合高效焊接方法，该方法实现了高效率和高质量的激光-MAG复合焊接，并改善了焊缝形貌和力学性能。但其主要利用激光高熔深的特点，实现高强钢高质量的焊接，并不适合于高强钢丝材的熔丝增材需要。采用双电弧分阶段加热、双气流同时保护的双电弧双气流保护高强钢熔丝增材工艺，不但可以解决高强钢增材的道间易产生裂纹问题，还改善了增材的过程中熔敷基层金属的温度分布，使熔覆层组织成分更加均匀，过程更加可控，从而使得增材构件强度得以提升，韧性得以加强。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置及方法，能够有效解决异质高强钢高碳含量增材的道间裂纹的产生，防止加热金属高温氧化，改善高强钢增材时的冷却速率，细化晶粒尺寸，提升高强钢增材构件质量和性能。

为了实现上述的目的，本发明的技术解决方案为：

一种双电弧双气流保护高强钢熔丝增材装置，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由等离子焊枪、钨极氩弧焊枪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。水冷双保护气模块由固定于保护气室上的冷却水进口、冷却水回水口、后保护气和前保护气构成，冷却水从冷却水进口注入保护气室的冷却水道，从冷却水回水返回。双弧双气控制模块与冷却水箱、保护气瓶I和保护气瓶II相连，接收智能测控系统平台信号，控制冷却水进口、后保护气和前保护气启动与停止，同时控制钨极氩弧电源和等离子弧电源的引弧与熄弧；

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

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