[发明专利]一种镁合金电弧增材保护装置及使用方法

说明书

本发明公开的一种镁合金电弧增材保护装置，包括有依次连接的除尘净化装置、成型室、氩气供气装置及监测反馈系统，成型室内底板上设置有机器人、分度盘及进气口，分度盘的顶部表面设置有镁合金基板，机器人手臂末端设置有焊机；成型室侧壁设置有出气口及内循环洗气装置，出气口通过出气管道与除尘净化装置连接；成型室内顶部的四个角处均设置有一个氧含量检测装置；还包括有除尘软管，成型室顶壁设置有除尘口；除尘净化装置、内循环洗气装置及四个氧含量检测装置均与监测反馈系统连接。该装置通过采用氩气保护、内循环洗气以及除尘净化功能避免镁合金增材制造过程中出现氧化。本发明公开的一种镁合金电弧增材保护装置的使用方法。

技术领域

本发明属于电弧增材制造保护设备技术领域，具体涉及一种镁合金电弧增材保护装置，还涉及一种镁合金电弧增材保护装置的使用方法。

背景技术

电弧增材制造技术(wire arc additive manufacture,WAAM)是一种以金属丝材为原料，以电弧为热源，以计算机数控机床或机械臂为运动系统，通过逐层沉积的方式来实现增材制造的技术。该技术具有成形速度快、材料利用率高、成本低等许多优点，目前已经广泛应用于铝合金、钛合金、不锈钢以及镍合金的加工制造。因此，在航空航天、汽车制造等领域具有广阔的应用前景。

镁及镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、电磁屏蔽性好等诸多优点，在航空航天、汽车制造和生物医疗等领域获得了越来越广泛的关注与应用。电弧增材制造被认为是一种新型镁合金制造技术。通过快速成型得到具有细小晶粒的镁合金部件，可以有效提高材料的各项力学性能；同时应用计算机软件构建相应的三维模型，规划路径后可直接对所需金属部件进行增材制造，制备出性能优异、个性化定制的镁合金结构件，应用前景十分广阔。目前，镁合金增材制造技术主要采用熔化极惰性气体保护焊(MIG)、非熔化及惰性气体保护焊(TIG)以及等离子弧焊(PAW)的方法在非真空条件下实现镁合金的电弧增材制造。尽管依靠焊枪枪头的气罩保护可以在一定程度上起到保护零件作用，但是增材制造过程中如果出现息弧情况或是在打印层与层之间的时间间隔内失去了焊枪气罩的保护，往往会造成镁合金堆焊层表面的氧化，容易在后续制造过程中形成夹杂、夹渣等缺陷，降低零件质量；并且长时间的增材制造过程会产生的大量焊接烟尘，如果不进行处理直接排放到空气中会造成严重的污染。因此，仅仅依靠惰性气体保护的焊接方法无法避免增材制造过程中镁合金氧化问题，不能满足镁合金电弧增材制造的加工要求。

例如申请号：202011534613.5本发明公开了一种激光/电弧熔丝增材制造过程中气体保护装置及方法，本发明的装置利用十字滑轨和升降台的配合，保证了X、Y、Z三个方向的自由调节，尺寸规格不易受到限制，可根据工件大小而定。利用柔性结构保证了惰性气体的纯度，并在合适的位置设置观察结构，对增材制造过程的质量进行有效监控。

例如申请号：202110092585.4本发明提供一种用于电弧增材制造的组合式气体保护装置及使用方法，本保护装置通过中心单元和装配单元的组合能根据实际增材所需的范围来组装气体保护装置，以焊枪通过的中心单元为核心，根据需要组合不同个数的装配单元，克服了气体保护装置作用范围固定单一的缺点，同时提高保护气体的有效利用率。

基于上述专利的检索，以及结合现有技术中的设备发现，上述设备在应用时，虽然在一定程度上有效保证了电弧增材制造的质量，检测装置结构简单，使用方便，但是进行增材制造中仅将焊机枪头伸入密闭舱室，焊接机器人姿态固定无法大范围移动，容易导致工件受热不均匀产生热裂倾向并出现裂纹等缺陷，严重影响增材制造速度与质量，制约零件成形尺寸。

因此，必须采用新工艺和新方法来解决镁合金材料在电弧增材制造过程中存在氧化、夹渣等问题，使所制得的镁合金材料具有优异的综合性能，成为能够广泛应用于制造业轻量化领域的轻质结构材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁合金电弧增材保护装置，该装置通过采用氩气保护、内循环洗气以及除尘净化功能避免镁合金增材制造过程中出现氧化、夹渣等问题，从而得到满足工程要求的零件。