[发明专利]一种基于大热能量输入电弧增材的水冷枪头

说明书

本发明涉及一种基于大热能量输入电弧增材的水冷枪头，涉及电弧增材制造技术领域，包括输入部、夹杆、水冷块和弹簧，若干根夹杆一端间隔铰接在输入部外壁面上，球状的水冷块固连在夹杆另一端，弹簧固连在输入部和夹杆之间以使水冷块靠近输入部；定向运动的输入部输出的熔融焊丝与通有冷却水或冷却油的水冷块接触以使熔融焊丝堆叠固化形成增材制件，本发明具有优化熔覆金属结构、快速同步水冷和多焊道同步增材的方式实现大热能量输入下的快速电弧增材的优点。

技术领域

本发明涉及电弧增材制造技术领域，尤其涉及一种基于大热能量输入电弧增材的水冷枪头。

背景技术

增材制造涵盖了多种成形方式，有激光增材制造、电子束增材制造以及电弧增材制造等。其中，电弧增材制造技术是以电弧为载能束，采用逐层堆焊的方式制造金属实体构件。该技术成形零件由焊接熔覆金属构成，化学成分均匀、致密度高，开放的成形环境，同时还可实现多种材料的混合制造，容易实现大尺寸复杂构件的加工，具有低成本、高效快速近净成形，材料利用率高等优势。因此该技术是一种应用潜力巨大的增材加工方法。

虽然电弧增材的效率显著高于激光、电子束等增材方式，但若进一步提高电弧增材的效率，大热能量输入就是不可避免的技术途径，即采用更大的热能量输入，以更多更快地熔覆增材金属。然而，大热能量输入导致成形件受热时间长，温度升高，降温过程慢，制件金属内部的晶粒快速长大，使得其力学性能下降。另外，由于加工过程成形件是局部受热，输入热量越大，制品的内部应力和形变也就越大，也会影响制件质量。因此，多种电弧增材技术都需要控制输入能量在合理的水平，以保证制品质量，这往往是以增材效率为代价的。

因此，针对以上不足，需要提供一种基于大热能量输入电弧增材的水冷枪头。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的电弧增材技术降温过程慢，影响成形件力学性能的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于大热能量输入电弧增材的水冷枪头，包括输入部、夹杆、水冷块和弹簧，若干根夹杆一端间隔铰接在输入部外壁面上，球状的水冷块固连在夹杆另一端，弹簧固连在输入部和夹杆之间以使水冷块靠近输入部；定向运动的输入部输出的熔融焊丝与通有冷却水或冷却油的水冷块接触以使熔融焊丝堆叠固化形成增材制件。

作为对本发明的进一步说明，优选地，水冷块靠近增材制件一侧设有冷却板，冷却板为圆形铬铁片，水冷块以冷却板为底板通过毫米级铜丝3D打印形成的空心结构。

作为对本发明的进一步说明，优选地，水冷块内设有疏密柱，疏密柱为圆柱状结构且外径大于水冷块壁厚，疏密柱内腔铜丝的分布密度低于外壁面铜丝的分布密度，疏密柱与水冷块外壁面之间形成环状的冷却腔。

作为对本发明的进一步说明，优选地，夹杆内设有进水管和出水管，进水管和出水管分置疏密柱径向方向两侧，进水管和出水管均与冷却腔相通。

作为对本发明的进一步说明，优选地，疏密柱长度方向为水平方向，疏密柱上部固连有隔板，隔板顶部固连在夹杆以使进水管和出水管与冷却腔相接端处互不相通。

作为对本发明的进一步说明，优选地，水冷块和冷却板相接端打磨出圆弧状的圆角过渡端，水冷块外壁面打磨光滑。

作为对本发明的进一步说明，优选地，出水管位于夹杆靠近输入部一侧，进水管位于夹杆远离输入部一侧。

作为对本发明的进一步说明，优选地，夹杆为厂字形金属杆件，弹簧固连在夹杆与输入部间距最大的位置处，夹杆顶部与输入部铰接。

作为对本发明的进一步说明，优选地，夹杆与水冷块一体成型。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：