CN112059868B - 一种增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置，该装置包括依次连通的焊丝进口区、打磨—矫直区和出口区；焊丝进口区和出口区均为双环形结构，双环形结构的中间连通部分为排屑区，排屑区为在垂直于通丝方向的截面上，且环绕该截面中心对称开设的矩形通孔；双环形结构的两侧的环形结构中心均开设有内孔作为通丝通道；打磨—矫直区为管状通道，其内壁上设置多个螺旋打磨凸台，沿管状通道长度方向等间距分布，沿管状通道内螺旋状均匀设置；且位于管状通道上对称开设多个矩形排屑通道，相对应的矩形排屑通道与螺旋打磨凸台在垂直截面的同一对称轴上。该装置一方面可以实现对焊丝表面的无死角清洁，另一方面可以实现对焊丝的热矫直。

Description

一种增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置

技术领域

本发明涉及电弧填丝增材制造和焊接设备领域，尤其涉及一种增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置。

背景技术

随着电弧填丝增材制造技术的兴起，以及高效焊接技术的不断发展，焊丝的用量不断增加。在实际生产过程中焊丝拆封后长期暴露在空气中，焊丝表面难免会产生氧化层以及被灰尘、金属粉尘等污染物覆盖。焊丝不经过清理直接送入电弧区域，熔化形成的焊缝性能大大降低，焊缝质量得不到保障。这种现象在传统的焊接过程中由于焊缝长度的限制，表现的并不明显。然而在电弧增材过程中，由于长时间、不间断的熔化丝材，填充制造，会造成三个结果：第一，丝材表面污染物所累积的杂质会堵塞送丝管以及送丝机的进丝口；第二，持续不断的氧化层进入增材熔池，造成熔池内部熔渣含量逐渐上升，使得增材组织内部氧化物含量上升，造成增材构件性能的下降；第三，不断增加的熔渣含量会使得成型构件表面的成型质量逐渐下降，影响成型精度。因此在焊丝进入电弧区域之前，需要对焊丝表面进行清理，消除焊丝表面氧化层和污物对焊缝质量的影响。另外，焊丝在送丝过程中在送丝管中的弯折扭曲会使得焊丝绕度叠加，在出丝口出焊丝偏移，易出现焊缝偏移问题。

现有的焊丝表面清理装置及方法，目前大多采用压缩空气吹扫、布带抛光、酸碱洗等方式进行。压缩空气吹扫存在清洗效果不佳、氧化层及杂质残留多、噪音大的问题。布带抛光属于接触式摩擦抛光，需定期更换抛光布，而且不能清除焊丝表面氧化层。酸碱洗也存在生产成本高、有较大环保压力的缺点。中国专利(201610787026.4)公开了一种同步焊接的焊丝表面清洁装置，利用螺旋分布的钢丝刷刮擦焊丝表面来清洁焊丝表面，其存在问题主要包括：1)钢丝刷上钢丝直径较小，刮擦焊丝时易被折弯变形，影响后进入焊丝的清洁效果；2)易在焊丝表面留下连续性划痕，易导致焊丝折断；3)该装置并未解决焊丝送丝过程中的绕度叠加问题。中国专利(201010622702.5)公开了一种送丝机去除铝及铝合金或镁及镁合金氧化膜装置，利用钢片刮擦焊丝表面来清除表面氧化膜，但是存在清除不全面、金属屑黏着等问题，并且也没有解决或减缓焊丝绕度叠加问题。

发明内容

本发明的目的是提出了一种增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置，适用于铝合金焊丝表面氧化层及其他杂质的清理和焊丝的矫直。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置，包括连通的焊丝进口区、打磨—矫直区和出口区；

焊丝进口区和出口区设置在打磨—矫直区两侧；

焊丝进口区和出口区均为双环形结构，双环形结构的中间连通部分为排屑区，排屑区为在垂直于通丝方向的截面上，且环绕该截面中心对称开设的矩形通孔；双环形结构的两侧的环形结构中心均开设有内孔作为通丝通道；

打磨—矫直区为管状通道，其内壁上设置多个螺旋打磨凸台，沿管状通道长度方向等间距分布，沿管状通道内螺旋状均匀设置；且位于管状通道上对称开设多个矩形排屑通道，相对应的矩形排屑通道与螺旋打磨凸台在垂直截面的同一对称轴上。

进一步的，焊丝进口区和出口区的双环形结构的两个环形结构中心的间距为2～6mm，内孔直径为焊丝直径+0.1mm。

进一步的，内孔两侧开圆角，圆角半径为环形结构厚度的一半，有利于夹紧焊丝。

进一步的，各个螺旋打磨凸台间距为5～25mm。

进一步的，螺旋打磨凸台的螺旋升角为20°～80°，其垂直于焊丝通丝方向的横截面为扇形结构，该横截面上的两边线延长线交点经过打磨—矫直区管状通道的中心轴线，两边线夹角为90°～160°。

进一步的，螺旋打磨凸台的打磨工作面均朝向中心轴线，打磨工作面距离轴线的半径不相同，靠近进口及出口的两个螺旋打磨凸台向内压紧，距离轴线的半径为焊丝半径-0.05mm，非进出口的螺旋打磨凸台的打磨工作面距离轴线的半径为焊丝半径，采用设置这样的设置结构有利于焊丝稳定的通过。

进一步的，螺旋打磨凸台的个数为4个，矩形排屑通道个数为4个。

进一步的，螺旋打磨凸台的打磨工作面为平行四边形，其内角不为90°，这样设置有利于通丝过程中进行排屑。

本发明相对于现有技术具有如下显著优点：

(1)该装置进丝口和出丝口采用双环形结构，以1/2厚度为半径设置内孔圆角，有利于减小进出口处送丝阻力；同时双环形结构有助于稳定送丝，避免焊丝在进出口处发生挠曲变形，导致送丝不畅的问题；

(2)该装置采用螺旋打磨凸台打磨面投影角度为90°～160°，全面覆盖了焊丝表面，实现了清理焊丝表面氧化层及其他杂质无死角清洁；

(3)该装置螺旋打磨凸台间断分布，一方面可以留出空间有助于排屑，另一方面间断打磨有助于降低打磨时丝材摩擦温度，避免金属削黏着在焊丝表面出现深划痕；

(4)该装置螺旋打磨凸台的高低不同设置，一方面可以适当增加打磨摩擦力，另一方面，与进出口组合，实现对焊丝的矫直。而且在摩擦热的作用下，为热矫直，相比其他矫直方法其矫直效果更加。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明装置的正视图。

图3是本发明装置的左视图。

图4是本发明装置区域Ⅱ(打磨-矫直区)内壁展开示意图。

图中，区域Ⅰ为焊丝进口区，区域Ⅱ为打磨-矫直区，区域Ⅲ为焊丝出口区。1为环形结构1，2为环形结构2，3为焊丝进口区内孔，4为矩形排渣通孔1，5-1、5-2、5-3、5-4分别为四个螺旋打磨凸台，6-1、6-2、6-3、6-4分别为四个矩形排屑通道，7-1、7-2、7-3、7-4分别为螺旋打磨凸台内圆，8为焊丝直径范围，9为环形结构3，10为环形结构4，11为焊丝出口区内孔，12为矩形排渣通孔2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。以下实例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2所示，本发明提供了一种增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置，包括焊丝进口区Ⅰ、打磨—矫直区Ⅱ和出口区Ⅲ三部分，焊丝进口区Ⅰ和出口区Ⅲ分别与打磨—矫直区Ⅱ两侧相连。焊丝进口区Ⅰ和出口区Ⅲ两端均为双环形结构，中部为排屑区，排屑区为在垂直于通丝方向的截面上，且环绕该截面中心对称开设多对的矩形排渣通孔4一、矩形排渣通孔12二；双环形结构的两侧的环形结构中心均开设有内孔作为通丝通道。打磨—矫直区Ⅱ为管状通道，其内壁设置螺旋打磨凸台5-1、5-2、5-3、5-4，沿管状通道长度方向等间距分布，其间距一般为5～25mm，沿管状通道圆周方向均匀分布。打磨—矫直区在管状通道上设置4个矩形排屑通道6-1、6-2、6-3、6-4，其中心对称面经过螺旋打磨凸台中心。

焊丝进口区Ⅰ和出口区Ⅲ两端的双环形结构间距为2～6mm，其内孔直径为(焊丝直径+0.1mm)，内孔两侧开圆角，圆角半径为环形结构厚度的一半；

螺旋打磨凸台5-1、5-2、5-3、5-4，其螺旋升角为20°～80°，其在横截面的投影形状为扇形结构，两边线延长线交点经过打磨—矫直区管状通道的轴线，两边线夹角一般为90°～160°。

螺旋打磨凸台5-1、5-2、5-3、5-4，沿进丝至出丝方向，在横截面的扇形投影面内圆7-1、7-2、7-3、7-4直径分别为(焊丝直径-0.1mm)、(焊丝直径)、(焊丝直径)和(焊丝直径-0.1mm)。

焊丝直径为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm等常用规格，相应的增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置涉及的焊丝直径与之对应，形成0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm等常用规格增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置。

Claims (4)

1.一种增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置，其特征在于，包括连通的焊丝进口区、打磨—矫直区和出口区；

焊丝进口区和出口区设置在打磨—矫直区两侧；

焊丝进口区和出口区均为双环形结构，双环形结构的中间连通部分为排屑区，排屑区为在垂直于通丝方向的截面上，且环绕该截面中心对称开设的矩形通孔；双环形结构的两侧的环形结构中心均开设有内孔作为通丝通道；

打磨—矫直区为管状通道，其内壁上设置多个螺旋打磨凸台，沿管状通道长度方向等间距分布，沿管状通道内螺旋状均匀设置；且位于管状通道上对称开设多个矩形排屑通道，相对应的矩形排屑通道与螺旋打磨凸台在垂直截面的同一对称轴上；焊丝进口区和出口区的双环形结构的两个环形结构中心的间距为2~6mm，所述的内孔直径为焊丝直径+0.1mm；内孔两侧开圆角，圆角半径为环形结构厚度的一半；螺旋打磨凸台的螺旋升角为20°~80°，其垂直于焊丝通丝方向的横截面为扇形结构，该横截面上的两边线延长线交点经过打磨—矫直区管状通道的中心轴线，两边线夹角为90°~160°；螺旋打磨凸台的打磨工作面均朝向中心轴线，打磨工作面距离轴线的半径不相同，靠近进口及出口的两个螺旋打磨凸台向内压紧，距离轴线的半径为焊丝半径-0.05mm，非进出口的螺旋打磨凸台的打磨工作面距离轴线的半径为焊丝半径。

2.根据权利要求1所述的增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置，其特征在于，各个螺旋打磨凸台间距为5~25mm。

3.根据权利要求1所述的增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置，其特征在于，螺旋打磨凸台的个数为4个，矩形排屑通道个数为4个。

4.根据权利要求1所述的增材、焊接用铝合金丝材在线表面氧化层清理的装置，其特征在于，螺旋打磨凸台的打磨工作面的展开面为平行四边形，其内角不为90°。

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