[发明专利]一种等离子弧粉末增材制造铺粉熔融成型装置及方法

说明书

本发明公开了一种等离子弧粉末增材制造铺粉熔融成型装置及方法，其特点在于通过把固定基板的底板放入夹具工作台上，把基板放入开好口的底板中，在底板上放入开有铺粉开口的成型薄板，反复放入成型薄板后夹紧，然后在等离子机器人上设定好铺粉行走路线，等离子机器带动铺粉器均匀的把难熔高熵合金粉末铺入成型薄板的开口中，铺粉厚度可通过铺粉装置上的送粉转速调节，然后在等离子机器控制端设定等离子焊枪行走路径，以达到熔融粉末的效果，等离子机器人带动等离子焊枪和铺粉装置移动能够实时铺粉实时加工，大大降低了生产周期和生产成本，提高了生产效率，这种熔融方法使粉末受热更均匀解决了金属粉末粘性太高送不出粉的问题。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种等离子弧粉末增材制造铺粉熔融成型装置及方法。

背景技术

等离子弧增材制造技术属于金属增材制造技术的一个分支，使用低成本的等离子弧高能束为热源，成形零件的效率高、致密高、由于其送粉方式可搭载在机器人或者数控平台上，理论上可实现成形尺寸无限制。虽然成形复杂金属产品的几何精度和表面粗糙度等方面略低，但是可以通过等离子增材与CNC铣削相结合来解决。然而在粉末等离子增材制造过程中有些难熔的高熵合金粉末无法通过正常的送粉方式送到高能束热源口端，导致无法进行正常的增材成型。

专利《一种用于粉末床熔融的多材料供粉铺粉装置及其控制方法》(申请号201610994357.5)公开了一种用于粉末床熔融的多材料供粉铺粉装置及其控制方法，其主要为对单种金属粉末在上方进行混粉搅拌，混合后用激光作为热源用粉末喷头进行喷粉打印。在上方进行混合粉末的方法不仅浪费了很多制作时间还容易导致粉末混合不均匀，这种粉末床熔融的方法采用的是边送粉边打印的方法，没有解决一些混合后的难熔高熵合金粉末粉末送不出的问题，也不能随意改变成型块体的形状，更加不能设置铺粉路径和热源行走路径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子弧粉末增材制造铺粉熔融成型装置，用以补充现存技术的缺陷。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种等离子弧粉末增材制造铺粉熔融成型装置，其特征在于，包括等离子机器人、夹具工作台、等离子焊枪和铺粉装置，所述夹具工作台的最底层设置有带开口的底板，所述底板上还设置有基板、成型薄板，所述基板位于底板的开口设置，其用于防止基板在打印过程发生位移和变形，所述夹具工作台上还设置有用于夹紧成型薄板的螺旋夹头，所述等离子焊枪和铺粉装置固定在等离子机器人的连接架上，所述等离子焊枪上还设置有温度传感器，所述温度传感器用于监测熔融粉末时的温度数据，所述铺粉装置设置有用于驱动其上下运动的液压装置。

进一步的，螺旋夹头设置在夹具工作台上，在安装开口底板、基板、成型薄板时要先旋上螺旋夹头到一定位置，确定好想要成型块的尺寸选择相应底板、基板以及成型薄板放好后，旋下螺旋夹头夹紧，防止在成型过程中由于受热而发生松动和变形。

进一步的，铺粉装置通过连接架固定在等离子机器人上，整个铺粉装置又由液压装置，金属粉末罐支撑架，金属粉末罐，输气导管，流量阀和铺粉头组成。

进一步的，铺粉装置固定在等离子机器人上，准确的说是液压装置固定在等离子机器人上，金属粉末罐支撑架固定在液压装置上，液压装置上设置有进出液口，通过进出液口分别导入液压油液控制金属粉末罐支撑架上下移动。

进一步的，金属粉末罐可以无缝的放入金属粉末罐支撑架中，放入后旋紧上端盖，上端盖上设置有用于插入输气管道的插口，用于向金属粉末罐中输入氩气。

进一步的，金属粉末罐的下端即铺粉头的上端处设置有流量控制阀，流量控制阀由外置电机驱动，可以在等离子机器人控制端设定流量控制阀转速，流量转速的大小直接关乎着铺粉层的厚度，根据成型薄板的厚度和所熔粉末的性质合理选择铺粉层厚度。

进一步的，金属粉末罐下面是铺粉头，铺粉头的形状可以根据所选成型薄板制作块体的宽度选择。