CN111347132A - 多丝tig电弧增材制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多丝TIG电弧增材制造装置，包括TIG焊枪和通过固定件安装在TIG焊枪上的多丝进给夹持机构，所述多丝进给夹持机构包括高度调节件、水平角度调节件和至少两个送丝嘴，其中：所述水平角度调节件通过第二螺栓安装在所述固定件上，其在水平方向的角度能够调节；所述高度调节件通过第三螺栓安装在所述水平角度调节件上，其在竖直方向的角度能够调节；两个所述送丝嘴通过螺钉安装在所述高度调节件上，用于矫直焊丝及调节焊丝的送入角度和位置。该装置结构简单、使用和调节方便，能使多个不同类型、尺寸的焊丝以不同填丝速度送入熔池，实现多丝送丝增材制造。

Description

多丝TIG电弧增材制造装置
技术领域
本发明属于增材制造设备及工艺领域，特别是涉及一种多丝TIG电弧增材制造装置。
背景技术
增材制造，也称3D打印，融合计算机辅助设计、材料加工与成形技术和数控系统，基于离散-堆积原理，通过CAD数据模型驱动直接制造各种零件，相较于传统技术而言，具有制造过程周期短、成本低、工序少等优点，同时极大的提高模型设计自由度、复杂程度，适应当前零件中大尺寸一次成型、复杂化、功能多样化、高可靠性、低成本的发展趋势，因此其应用范围广阔。以激光、电子束为热源的粉末增材制造由于存在设备本身成本高、成形效率低、使用环境要求严格，同时粉末增材制造对粉末尺寸和形状要求越高，粉料制备越耗时耗材且废品率高的特点，因此电弧填丝增材制造具有独特的优势。
电弧填丝增材制造分为熔化极和非熔化极增材制造，在熔化极增材制造中熔化极惰性气体保护焊(MIG)和熔化极活性气体保护电弧焊(MAG)存在飞溅造成材料浪费，成形件侧面粗糙度大，冷金属过渡焊接(CMT)中虽然没有出现较大飞溅，但是成形侧壁的粗糙度大，而TIG在增材制造过程中没有以上问题。在传统电弧增材制造中只能送进一种类型的焊丝，即使在某些设备中能够实现两种焊丝送进，但是焊丝并不是同时送进一个熔池内，在要求能够实现合金成分调控，制造梯度合金材料的情况下，当前的设备或机构并不能满足要求，只能不断更换焊丝或使用两台送丝机，导致时间浪费和成本偏高。
发明内容
本发明的一个目的在于针对现有的电弧增材制造TIG(Tungsten Inert Gas)-多丝填丝方法的不足，提供一种多丝TIG电弧增材制造装置。
本发明的技术目通过以下技术方案实现：
一种多丝TIG电弧增材制造装置，包括TIG焊枪和通过固定件安装在TIG焊枪上的多丝进给夹持机构，所述多丝进给夹持机构包括高度调节件、水平角度调节件和至少两个送丝嘴，其中：所述水平角度调节件通过第二螺栓安装在所述固定件上，其在水平方向的角度能够调节；所述高度调节件通过第三螺栓安装在所述水平角度调节件上，其在竖直方向的角度能够调节；两个所述送丝嘴通过螺钉安装在所述高度调节件上，用于矫直焊丝及调节焊丝的送入角度和位置。
其中，所述固定件包括固定件本体、安装部和固定部，所述固定件本体为侧面开口的环柱形；在所述开口的两侧的相对位置上分别形成有所述固定部，在固定部上形成有用于安装螺栓的螺孔，固定件通过螺栓安装在TIG焊枪上；所述安装部形成在固定件本体远离开口一侧，其上形成有用于安装所述水平角度调节件的竖向螺栓孔。
所述水平角度调节件的一端形成有一竖向螺栓孔，用于与所述固定件连接；另一端形成有一水平螺栓孔，用于与所述高度调节件连接。
所述高度调节件的一端形成有一水平螺栓孔，用于与所述水平角度调节件连接；另一端向外延伸，形成一竖向延伸的安装板；在所述块安装板上形成有水平方向的安装孔，所述安装孔的数量与所述送丝嘴的数量相同，且在该安装板的上侧与所述安装孔对应的位置处形成有纵向的螺孔；在每个送丝嘴的中部各形成有一突出的侧耳；所述侧耳伸入所述安装孔内，通过安装在螺孔内的螺钉固定。
在本发明的一个实施例中，所述送丝嘴设置有两个，送丝角度为10-45度，两个送丝嘴的侧耳中心距为15-20mm。
在本发明的另一实施例中，所述送丝嘴7设置有三个。
优选的是，在每个所述送丝嘴的上部各突出形成有一侧耳，用于定位送丝嘴之间的相对位置和调节送丝嘴角度。
优选的是，所述安装部在所述固定件本体的开口两侧各形成有两个；所述高度调节件上的安装板间隔形成有两块，所述送丝嘴安装在两安装板之间。
所述TIG焊枪为手工TIG焊枪或自动TIG焊枪。
本发明适用于多丝TIG电弧熔丝增材制造过程，适用于不同直径和种类焊丝填丝过程以及不同填丝速度的增材制造过程，采用多个送丝嘴以不同填丝速度将不同种类或直径的焊丝由电弧边缘送进熔池，可实现增材制造中合金成分的调节。本发明的装置适用于焊接电源为直流、交流、脉冲模式时钛、镍、有色金属及其合金的增材制造。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的多丝TIG电弧增材制造装置，在同一种气体保护TIG增材制造模式下，能够独立调节送丝角度，通过多组送丝机分别调节送丝速度；
2、多丝进给夹持机构的高度和角度能够调节，从而能够调节送丝位置和姿态，而且夹持机构可以拆卸和更换，能适应不同尺寸的焊枪；
3、通过调节螺钉8的长度和增加送丝嘴的个数，能够实现多丝送丝增材制造；
4、该装置既可实现同质焊丝的高效增材制造，也可实现增材制造沉积件中合金成分调节，使得制备的梯度合金具有超细晶粒组织和优良的力学性能；
5、该装置结构简单、紧凑，使用和调节方便，可根据焊丝直径自由选取送丝嘴，可用于不同直径焊丝的增材制造，适应不同尺寸的焊枪，可以自由组合不同种类、直径的焊丝，采用多丝TIG电弧增材制造方法，能够实现增材制造中合金成分调节，制造梯度合金材料的能力；
6、本发明使不同类型、尺寸的焊丝以不同填丝速度送入熔池而非电弧中，避免了电弧扰动和焊丝成分蒸发烧损，让熔滴以连续的液桥过渡形式进入熔池，进而获得纯净的增材基层。
附图说明
图1为本发明一个实施例中，双丝TIG电弧增材制造装置一个实施例的立体结构示意图；
图2为本发明一个实施例中，双丝TIG电弧增材制造装置一个实施例的分解结构示意图。
其中：
1、第一螺栓 2、固定件 3、TIG焊枪 4、钨极 5、电弧 6、焊丝
7、送丝嘴 8、螺钉 9、高度调节件 10、水平角度调节件 11、第二螺栓
12、第三螺栓 13、侧耳。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明多丝TIG电弧增材制造装置的结构进行详细说明。
实施例1
参见图1和图2所示本发明的一个实施例。图中所示为一种双丝TIG电弧增材制造装置，该装置包括TIG焊枪3和通过固定件2安装在TIG焊枪3上的双丝进给夹持机构，所述双丝进给夹持机构包括高度调节件9、水平角度调节件10和两个送丝嘴7。其中：
所述水平角度调节件10通过第二螺栓11安装在固定件2上，其在水平方向的角度能够调节；所述高度调节件9通过第三螺栓12安装在所述水平角度调节件10上，其在竖直方向的角度能够调节；两个所述送丝嘴7通过螺钉8安装在所述高度调节件9上，用于矫直焊丝6及调节焊丝6的送入角度和位置。
具体地说，所述固定件2包括固定件本体、安装部和固定部，所述固定件本体为侧面开口的环柱形；在所述开口的两侧的相对位置上分别形成有所述固定部，在固定部上形成有用于安装第一螺栓1的螺孔，固定件2通过第一螺栓1安装在TIG焊枪3上。所述安装部形成在固定件本体远离开口一侧，其上形成有用于安装所述水平角度调节件10的竖向螺栓孔。
所述水平角度调节件10的一端形成有一竖向螺栓孔，用于与所述固定件2连接；另一端形成有一水平螺栓孔，用于与所述高度调节件9连接。
所述高度调节件9的一端形成有一水平螺栓孔，用于与所述水平角度调节件10连接；另一端向外延伸，形成两场竖向延伸的安装板；在其中一块安装板上形成有两个水平方向的安装孔，且在该安装板的上侧与两个安装孔对应的位置处各形成有一纵向的螺孔；在每个送丝嘴7的中部各形成有一突出的侧耳13；侧耳13伸入安装孔内，通过安装在螺孔内的螺钉8固定。
两个送丝嘴7的送丝角度为10-45度，在每个所述送丝嘴7的上部各突出形成有一侧耳13，用于定位两送丝嘴之间的相对位置和调节送丝嘴角度。两个安装孔(或两个送丝嘴的侧耳)的中心距为15mm。送丝嘴7内部中空，用于容纳焊丝6。
所述TIG焊枪为手工TIG焊枪或自动TIG焊枪。
本实施例的电弧增材制造装置使用方法如下：
利用TIG焊枪3的钨极4与工件间产生的稳定电弧5在工件表面形成熔池。将两个送丝嘴分别与两台送丝机相连，由两台送丝机以不同或相同速度送出不同种类、直径的焊丝，利用焊丝送进速度的不同调节合金成分。送丝角度和姿态的调整通过水平角度调节件10和送丝嘴高度调节件9共同完成，通过转动送丝嘴调节送丝角度。焊丝送进时处于同一平面内，不相互干涉，下部送丝嘴端部中心与钨极端部中心处于同一水平面，焊丝由电弧一侧底部送进熔池，形成连续的液桥过渡，从而减少了对电弧的扰动，防止焊丝烧损和氧化，进而获得纯净的增材基层。
实施例2
本实施例中，双丝TIG电弧增材制造装置的结构与实施例1基本相同，不同之处在于两个送丝嘴的侧耳中心距为20mm。
实施例3
本实施例中，双丝TIG电弧增材制造装置的结构与实施例1基本相同，不同之处在于两块安装板之间安装有三个送丝嘴。

Claims (9)

1.一种多丝TIG电弧增材制造装置，其特征在于，包括TIG焊枪(3)和通过固定件(2)安装在TIG焊枪(3)上的多丝进给夹持机构，所述多丝进给夹持机构包括高度调节件(9)、水平角度调节件(10)和至少两个送丝嘴(7)，其中：
所述水平角度调节件(10)通过第二螺栓(11)安装在所述固定件(2)上，其在水平方向的角度能够调节；
所述高度调节件(9)通过第三螺栓(12)安装在所述水平角度调节件(10)上，其在竖直方向的角度能够调节；
两个所述送丝嘴(7)通过螺钉(8)安装在所述高度调节件(9)上，用于矫直焊丝及调节焊丝的送入角度和位置。
2.根据权利要求1所述的多丝TIG电弧增材制造装置，其特征在于，所述固定件(2)包括固定件本体、安装部和固定部，
所述固定件本体为侧面开口的环柱形；
在所述开口的两侧的相对位置上分别形成有所述固定部，在固定部上形成有用于安装螺栓的螺孔，固定件(2)通过螺栓安装在TIG焊枪(3)上；
所述安装部形成在固定件本体远离开口一侧，其上形成有用于安装所述水平角度调节件(10)的竖向螺栓孔。
3.根据权利要求2所述的多丝TIG电弧增材制造装置，其特征在于，所述水平角度调节件(10)的一端形成有一竖向螺栓孔，用于与所述固定件(2)连接；另一端形成有一水平螺栓孔，用于与所述高度调节件(9)连接。
4.根据权利要求3所述的多丝TIG电弧增材制造装置，其特征在于，所述高度调节件(9)的一端形成有一水平螺栓孔，用于与所述水平角度调节件(10)连接；另一端向外延伸，形成一竖向延伸的安装板；
在所述块安装板上形成有水平方向的安装孔，所述安装孔的数量与所述送丝嘴(7)的数量相同，且在该安装板的上侧与所述安装孔对应的位置处形成有纵向的螺孔；
在每个送丝嘴(7)的中部各形成有一突出的侧耳(13)；所述侧耳(13)伸入所述安装孔内，通过安装在螺孔内的螺钉(8)固定。
5.根据权利要求4所述的多丝TIG电弧增材制造装置，其特征在于，所述送丝嘴(7)设置有两个，送丝角度为10—45度，两个送丝嘴的侧耳中心距为15-20mm。
6.根据权利要求4所述的多丝TIG电弧增材制造装置，其特征在于，所述送丝嘴(7)设置有三个。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的多丝TIG电弧增材制造装置，其特征在于：所述安装部在所述固定件本体的开口两侧各形成有两个。
8.根据权利要求7所述的多丝TIG电弧增材制造装置，其特征在于：所述TIG焊枪为手工TIG焊枪或自动TIG焊枪。
9.根据权利要求8所述的多丝TIG电弧增材制造装置，其特征在于：所述高度调节件(9)上的安装板间隔形成有两块，所述送丝嘴安装在两安装板之间。
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