[发明专利]一种基于金属熔丝增材制造的靶向原位合金化装置及方法

权利要求书

1.一种基于金属熔丝增材制造的靶向原位合金化装置，其特征在于：包括丝材滚花装置、丝粉混合装置、熔丝装置；丝材滚花装置和丝粉混合装置与熔丝装置固定在机器人的同一个机械臂上，丝材滚花装置的输出丝材进入丝粉混合装置，丝粉混合装置输出丝材进入熔丝装置，熔丝装置进行成形；

所述丝材滚花装置包括主副滚花刀（11）、刀具调节器（8）、刀架（9），主副滚花刀（11）安装在刀架（9）上，针对不同直径的丝材（10），通过调整刀具调节器（8）的角度来调整主副滚花刀（11）的中心距和进给力，实现均匀滚花并控制滚花深度；

所述丝粉混合装置包括胶粉混合罐（13），胶粉混合罐（13）两端的丝材入口和丝材出口设有密封盖（12），胶粉混合罐（13）上部通过螺杆（14）送料，螺杆（14）上部设置在胶粉储存罐（5）中；胶粉混合液中微米级TiC粉末与聚氨酯胶按照质量比为1:20的比例混合均匀,1Kg的聚氨酯胶粘结剂涂布4-5m²粘结物表面；

所述熔丝装置包括安装机器人手臂上的焊枪，焊枪产生的热源（3）使裹满胶粉混合液的丝材在基板（1）上成形沉积态成形件（2）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的胶粉混合罐（13）外侧包有隔热瓦（7），隔热瓦（7）的外侧设有可调节支撑架（6）。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述胶粉混合罐（13）中设有位置传感器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述胶粉混合罐（13）中的胶粉混合液中粉末是纯金属粉末、合金粉末、非金属粉末或金属-非金属复合粉末，粉末粒度为微米级或纳米级，置于真空干燥箱内烘干。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述主副滚花刀（11）滚花速度应与送丝速度一致，误差保持在-0.001m/min~+0.001m/min之间。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述机器人为六轴关节机器人。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的焊枪是激光熔丝头或者电子束熔丝头。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的热源（3）是电弧、激光或电子束。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：一种基于金属熔丝增材制造的靶向原位合金化装置能够和电弧熔丝、激光熔丝、电子束熔丝增材制造装置复合，根据需求灵活变化复合方式。

10.利用权利要求1所述的一种基于金属熔丝增材制造的靶向原位合金化装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对目标金属成形件的3D模形进行分层切片，根据每层的切片模形的特征进行沉积路径规划，编写程序代码并导入机器人控制面板中；

（2）对基板（1）进行打磨，然后用酒精清洗基板（1）表面，烘干后放在工作台上；

（3）按照比例配置胶粉混合液，倒入胶粉混合罐（13）和胶粉储存罐（5）中，送丝机构与主副滚花刀（11）同步运动，胶粉混合液附着在丝材（10）表面实现丝材的原位合金化；

（4）焊枪产生的热源（3）将裹满胶粉混合液的丝材熔化，并按照预设的轨迹成形沉积态成形件（2），实现了金属熔丝增材制造的原位合金化；

（5）如若对沉积态成形件2内部的不同部位有不同的性能要求，更换胶粉混合液或者通过调节滚花深度改变丝材（10）表面胶粉混合液含量，然后重复步骤（3）-（4）即可，直至完成整个沉积态成形件（2）的制造，实现了靶向原位合金化。