[发明专利]一种多热源可调配成分的增材制造装置及方法

说明书

本发明公开了一种多热源可调配成分的增材制造装置及方法，包括丝‑粉同轴加热进料的非熔化极电弧焊枪装置和激光镜组；丝‑粉同轴加热进料的非熔化极电弧焊枪装置包括超声波振动枪体和螺旋搅拌组件，超声波振动枪体包括变幅杆和换能器，变幅杆下端呈内凹球形曲面状，变幅杆的侧部设有送粉与送气联合通道，螺旋搅拌组件包括螺旋搅拌杆以及螺旋叶片，螺旋搅拌杆内设有主送丝与送气联合通道，螺旋搅拌杆底部连接有空心钨极；激光镜组包括反射镜组和凸透镜。本发明能实现场‑力‑热结合与分配的多种模式增材制造，具有增材方式多样化、增材效率高、成形质量好、材料利用率高、组合性强以及可以灵活调节合金成分配比的优点。

技术领域

本发明属于一种增材制造技术领域，特别是涉及一种多热源可调配成分的增材制造装置及方法。

背景技术

增材制造技术因其具有快速成形大尺寸一体化复杂构件的优势，现阶段已被广泛应用于航空航天、能源化工、船舶制造等领域。而对于目前的金属增材制造技术通常所采用的原材料为金属粉末或者金属丝，根据原材料的送给方式可以将其分为同轴送粉、预先铺粉和直接送丝的增材制造工艺；根据热源不同，又可分为激光束，电子束和电弧增材制造技术。而在实际激光增材制造中基于金属粉末材料如铝镁铜等合金具有高导热率、低电离能，并对激光的高反射率和粉末利用率低等特性，以及电弧送丝增材制造技术中，原材料金属焊丝成分的单一性，可组合性差，限制了激光与电弧增材制造技术发展和应用以及新材料的开发。

中国专利：CN202110633084.2，发明名称：一种丝-粉协同+激光-电弧复合的增材制造装置及方法，其公开了一种丝粉配合激光电弧多热源的增材设备及使用方法，通过多种模式设计增材制造，实现增材制造多样化、提升增材制造效率、具有成形质量好、材料利用率高、组合性强以及可以灵活调节合金成分的优点。但是，发明人的在先申请虽然实现场-力-热结合实现上述效果，然发明人在该设备使用过程中发现，在该设备的运行过程中，尤其是针对多层材质增材制作时，无法做到单一设备快速的调节成分配比，尤其是该设备内腔的粉料成分的调配相对单一困难；其次，现有技术中也有设置在单轴上增设有若干的进料口，以不同进料口填充不同单质粉在主轴内混合的方式，但是，发明人在实际操作中发现，这种方式的设备在使用过程中仍有诸多的不便，首先是对每个进料口粉料的单独控制较为繁琐，且尤其涉及到部分的粉料之间。

发明内容

为了克服现有增材制造技术的应用与原材料的供给限制，本发明的目的在于提供一种用于开发并制备新材料的多热源可调配成分的增材制造装置，本发明能实现场-力-热结合与分配的多种模式增材制造，其具有增材方式多样化、增材效率高、成形质量好、材料利用率高、组合性强的特点，尤其是本发明相对现有技术具备了更灵活调节合金成分的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多热源可调配成分的增材制造装置，其特征在于：包括能产生电弧热源的丝-粉同轴加热进料的非熔化极电弧焊枪装置和用于辅助处理激光热源的激光镜组；

所述丝-粉同轴加热进料的非熔化极电弧焊枪装置包括超声波振动枪体，所述超声波振动枪体包括呈中空并且两端开口的变幅杆以及设置在变幅杆内的换能器，所述变幅杆包括主轴螺旋搅拌组件以及若干侧轴螺旋搅拌组件，所述主轴螺旋搅拌杆与侧轴螺旋搅拌杆可相对工作与差速调节，所述变幅杆下端呈内凹球形曲面状，所述变幅杆还包括第一空腔和第二空腔，所述第一空腔设置有与变幅杆内腔相连通的送粉与送气联合通道，且所述第一空腔的末端均连接第二空腔，所述主轴螺旋搅拌组件包括主轴螺旋搅拌杆以及设置在主轴螺旋搅拌杆外周的第一螺旋叶片与第二螺旋叶片，所述主轴螺旋搅拌杆内设有送丝与送气联合通道，所述变幅杆上部开口正对送丝与送气联合通道处设有一对送丝轮；

所述侧轴螺旋搅拌组件包括侧轴螺旋搅拌杆以及设置在侧轴螺旋搅拌杆外周的第一螺旋叶片；