CN111958090A - 一种等离子电弧增材装置及增材方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子电弧增材装置及增材方法，该装置包括：炉体，用于盛装金属液；送丝机构，其设置于炉体上用于将金属丝材送入炉体内部；送气机构，其用于向炉体内输送气体；电弧发生机构，包括相对设置与炉体内的正极和负极，正极和负极之间形成电弧区将金属丝材熔融成金属液；出料机构，其设置于炉体底端，且与炉体和送气机构相连通控制金属液下料，本发明在炉体内将金属丝材熔融，并通过炉体内气压将熔融态金属液压出炉体，将熔融金属液进行逐层增材打印，可提高打印速率，亦解决打印过程中熔池稳定性问题，避免了电弧增材打印过程中的熔渣飞溅、打印形状精度差等问题。

Description

一种等离子电弧增材装置及增材方法

技术领域

本发明涉及金属增材装置技术领域，尤其涉及一种等离子电弧增材装置及增材方法。

背景技术

现有的电弧金属增材技术，一般使用弧焊电源将金属丝材熔融，直接将熔滴沉积在零件上。由于熔化过程的不断生成和滴落，整个沉积过程容易产生金属飞溅和打印尺寸的不均匀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子电弧增材装置及增材方法，在炉体内将金属丝材熔融，并通过炉体内气压将熔融态金属液压出炉体，将熔融金属液进行逐层增材打印，可提高打印速率，同时解决了打印过程中熔池稳定性问题，避免了电弧增材打印过程中的熔渣飞溅、打印形状精度差等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种等离子电弧增材装置，包括，

炉体，用于盛装金属液；

送丝机构，其设置于所述炉体上用于将金属丝材送入炉体内部；

送气机构，其用于向所述炉体内输送气体；

电弧发生机构，包括相对设置与所述炉体内的正极和负极，所述正极和负极之间形成电弧区将金属丝材熔融成金属液；

出料机构，其设置于炉体底端，且与所述炉体和送气机构相连通控制金属液下料。

作为进一步的优化，所述炉体包括本体和盖体，所述盖体盖合于本体上，所述正极设置于盖体上，所述负极设置于本体底部。

作为进一步的优化，所述盖体上设有进气口和出气口，所述进气口与送气机构相连通。

作为进一步的优化，所述送丝机构设置于盖体上，其包括进料口和导向管，所述进料口设置于盖体上，所述导向管与进料口相连通，且延伸至炉体内部位于电弧区旁侧。

作为进一步的优化，所述炉体外部包裹有加热保温炉。

作为进一步的优化，所述炉体上设有温度传感器。

作为进一步的优化，所述出料机构包括出料口，所述出料口的旁侧设有与送气机构相连通的气流导向口。

作为进一步的优化，所述气流导向口呈倾斜设置。

作为进一步的优化，所述气流导向口旁侧设有气体流量传感器。

作为进一步的优化，该等离子电弧增材装置还包括用于安装所述炉体的外壳。

本发明还提供了一种等离子电弧增材方法，使用如权利要求1至9任意一项所述的等离子电弧增材装置，所述等离子电弧增材装置设置于移动端，包括如下步骤，

S1)通过送丝机构将金属丝材送入炉体内部；

S2)通过电弧发生机构加电高压，将空气电离，产生高温等离子体电弧将金属丝材熔融形成液化金属液，储存于炉体内；

S3)炉体内送气机构将熔融态金属液压出炉体，通过出料机构将熔融金属液进行逐层增材打印。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

本发明使用等离子电弧炉作为热源，在炉体内将金属丝材熔融，并通过炉体内气压将熔融态金属液压出炉体，将熔融金属液进行逐层增材打印，该等离子电弧增材装置可大幅提升打印速率至2kg/h以上，相较其他技术，激光选区熔融技术只有0.5kg/h,电弧增材技术在1kg/h左右；同时该技术解决了打印的过程中熔池稳定性问题，避免了电弧增材打印过程中的熔渣飞溅、打印形状精度差等问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的进气工作示意图。

图中，1.炉体；11.本体；12.盖体；121.进气口；122.出气口；2.送丝机构；21.进料口；22.导向管；3.送气机构；4.电弧发生机构；41.正极；42.负极；5.出料机构；51.出料口；52.气流导向口；6.加热保温炉；7.外壳；100.电弧区；101.金属丝材；102.金属液；103.成品。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至2所示，一种等离子电弧增材装置，包括，

炉体1，用于盛装金属液；

送丝机构2，其设置于炉体1上用于将金属丝材101送入炉体1内部；

送气机构3，其用于向炉体1内输送气体；

电弧发生机构4，包括相对设置与炉体1内的正极41和负极42，正极41和负极42之间形成电弧区100将金属丝材熔融成金属液102；

出料机构5，其设置于炉体1底端，且与炉体1和送气机构3相连通控制金属液下料。

本发明采用等离子电弧炉作为稳定热源，通过预熔融技术有效解决了传统电弧增材的飞溅、欠融、层间高度不均匀等问题，通过压力将金属液喷涂在零件上，相较传统技术，将熔化过程和沉积过程分离，隔离了物理和化学变化间的干扰，从而实现了稳定高速的打印过程。

炉体1包括本体11和盖体12，盖体12盖合于本体11上，正极41设置于盖体12上，负极42设置于本体11底部。

盖体12上设有进气口121和出气口122，进气口121与送气机构3相连通。

送丝机构2设置于盖体12上，其包括进料口21和导向管22，进料口21设置于盖体12上，导向管22与进料口21相连通，且延伸至炉体1内部位于电弧区100旁侧，保证金属丝材精准送料。

炉体1外部包裹有加热保温炉6；炉体1上设有温度传感器，通过炉体外部温度传感器实现加热保温炉对炉体内熔熔融态金属液加热保温。

出料机构5包括出料口51，出料口51的旁侧设有与送气机构3相连通的气流导向口52。

气流导向口52呈倾斜设置；气流导向口52旁侧设有气体流量传感器。

该等离子电弧增材装置还包括用于安装炉体1的外壳7。

本发明增材方法为：

首先通过炉顶的正极与炉底的负极加电高压，将空气电离，产生高温等离子体电弧7，通过送丝机构将金属丝材送至高温等离子电弧区熔融，形成液化金属液；当沉积时，通过控制出料口11和送气机构共同作用，将熔融金属液沉积在打印基板上，通过层层堆叠的方式，完成产品103的打印过程。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种等离子电弧增材装置，其特征在于，包括，

炉体（1），用于盛装金属液；

送丝机构（2），其设置于所述炉体（1）上用于将金属丝材送入炉体（1）内部；

送气机构（3），其用于向所述炉体（1）内输送气体；

电弧发生机构（4），包括相对设置与所述炉体（1）内的正极（41）和负极（42），所述正极（41）和负极（42）之间形成电弧区（100）将金属丝材熔融成金属液；

出料机构（5），其设置于炉体（1）底端，且与所述炉体（1）和送气机构（3）相连通控制金属液下料。

2.根据权利要求1所述的等离子电弧增材装置，其特征在于，所述炉体（1）包括本体（11）和盖体（12），所述盖体（12）盖合于本体（11）上，所述正极（41）设置于盖体（12）上，所述负极（42）设置于本体（11）底部。

3.根据权利要求2所述的等离子电弧增材装置，其特征在于，所述盖体（12）上设有进气口（121）和出气口（122），所述进气口（121）与送气机构（3）相连通。

4.根据权利要求2所述的等离子电弧增材装置，其特征在于，所述送丝机构（2）设置于盖体（12）上，其包括进料口（21）和导向管（22），所述进料口（21）设置于盖体（12）上，所述导向管（22）与进料口（21）相连通，且延伸至炉体（1）内部位于电弧区（100）旁侧。

5.根据权利要求1所述的等离子电弧增材装置，其特征在于，所述炉体（1）外部包裹有加热保温炉（6）。

6.根据权利要求5所述的等离子电弧增材装置，其特征在于，所述炉体（1）上设有温度传感器。

7.根据权利要求1所述的等离子电弧增材装置，其特征在于，所述出料机构（5）包括出料口（51），所述出料口（51）的旁侧设有与送气机构（3）相连通的气流导向口（52）。

8.根据权利要求7所述的等离子电弧增材装置，其特征在于，所述气流导向口（52）呈倾斜设置。

9.根据权利要求7所述的等离子电弧增材装置，其特征在于，所述气流导向口（52）旁侧设有气体流量传感器。

10.一种等离子电弧增材方法，其特征在于，使用如权利要求1至9任意一项所述的等离子电弧增材装置，所述等离子电弧增材装置设置于移动端，该增材方法包括如下步骤，

S1)通过送丝机构将金属丝材送入炉体内部；

S2)通过电弧发生机构加电高压，将空气电离，产生高温等离子体电弧将金属丝材熔融形成液化金属液，储存于炉体内；

S3)炉体内送气机构将熔融态金属液压出炉体，通过出料机构将熔融金属液进行逐层增材打印。

Images