[发明专利]一种采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置和方法

权利要求书

1.一种采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置，其特征在于，包括：

液氮池(1)，内装有液氮；

制冷板(2)，设于所述液氮池(1)的上端；

深冷箱体(3)，设于所述制冷板(2)上；

基板(4)，设于所述深冷箱体(3)内的所述制冷板(2)上；

运动机构(5)，设于所述基板(4)的上方；

电弧增材机构(6)，用于在所述基板(4)上按照工件的预定形状形成电弧沉积层(64)；

锤击组件(8)，设于所述运动机构(5)上并用于对所述电弧沉积层(64)进行冲击变形；

保温组件(7)，设于所述运动机构(5)上并用于对所述锤击组件(8)进行深冷保温；以及，

深冷处理组件(9)，用于向所述深冷箱体(3)内喷入氮气以对所述电弧沉积层(64)进行深冷处理。

2.如权利要求1所述的采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置，其特征在于：所述深冷处理组件(9)包括液氮罐(91)、深冷温度传感器(92)、控制阀(93)、深冷液氮喷射头(94)及控制器(95)，所述深冷温度传感器(92)和所述深冷液氮喷射头(94)均设于所述深冷箱体(3)的侧壁上，所述控制器(95)与所述控制阀(93)电连接，所述控制阀(93)通过管道分别与所述深冷液氮喷射头(94)和所述液氮罐(91)连接。

3.如权利要求2所述的采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置，其特征在于：所述液氮池(1)内设有浮球液位控制器(96)和压力传感器(97)，所述液氮池(1)通过金属软管(98)与所述液氮罐(91)连通。

4.如权利要求1所述的采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置，其特征在于：所述保温组件(7)包括设于所述运动机构(5)上的保温温度传感器(71)及保温液氮喷射头(72)。

5.如权利要求1所述的采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置，其特征在于：所述深冷箱体(3)的上端设有箱盖(31)，所述箱盖(31)通过电机(32)驱使其打开或关闭，所述制冷板(2)为黄铜板。

6.如权利要求1所述的采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置，其特征在于：所述电弧增材机构(6)包括六轴机器人(61)，设于所述六轴机器人(61)上的焊枪(62)和送丝机构(63)和电弧沉积层（64）。

7.如权利要求1-6中任一项所述的采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置，其特征在于：所述锤击组件(8)为气动式锤击组件，所述气动式锤击组件包括具有活动腔的腔体(81)，设于腔体(81)内的挡板(82)、 磁性活塞(83)、设于所述磁性活塞(83)上的弹簧(84)及锤头(85)，所述锤头(85)能伸出所述腔体(81)，所述腔体(81)远离锤头(85)的一端通过管道连接有三通阀(86)、储气罐(87)、调压阀(88)和设备箱(89)，所述储气罐(87)连接的气泵(810)，所述设备箱(89)与所述调压阀(88)电连接。

8.如权利要求1-6中任一项所述的采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置，其特征在于：所述锤击组件(8)为超声波式锤击组件，所述超声波式锤击组件包括超声波发生器(811)、超声换能器(812)和超声变幅杆(813)，所述超声换能器(812)和所述超声波发生器(811)电连接，所述超声变幅杆(813)的下端设有夹持柄(814)，所述夹持柄(814)的下端设有冲击工具头(815)。

9.如权利要求8所述的采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置，其特征在于：所述冲击工具头(815)为球头、平冲头、凸冲头或凹冲头。

10.一种采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的方法，其特征在于，基于如权利要求1-9中任一项所述的装置，该方法包括以下步骤：

S1、根据工件的结构在计算机上构建三维实体模型，将三维实体模型进行分层计算、截面填充并且进行后置处理生成制造代码；

S2、对基板(4)进行打磨，用角磨机将基板(4)表面氧化物除去，用丙酮擦拭后固定于设置在液氮池(1)上的制冷板(2)上；

S3、深冷处理组件(9)工作，以使深冷箱体(3)内处于深冷温度；

S4、电弧增材机构(6)根据步骤S1得到的制造代码在基板(4)上形成一层电弧沉积层(64)；

S5、保温组件(7)对锤击组件(8)进行深冷处理；

S6、运动机构(5)驱使保温组件(7)和锤击组件(8)进入到深冷箱体(3)内，并使锤击组件(8)对形成的电弧沉积层(64)的表面进行多次深冷冲击；

S7、待运动机构(5)驱使保温组件(7)和锤击组件(8)离开深冷箱体(3)内后，电弧增材机构(6)根据步骤S1得到的制造代码在基板(4)上形成新一层电弧沉积层(64)，然后再重复步骤S5和步骤S6，循环步骤S7，通过逐层堆积的方式得到预定的工件形状。