CN112589119A - 一种高效异种材料等离子电弧熔丝沉积装置设计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效异种材料等离子电弧熔丝沉积装置，包括等离子电弧发生装置和夹持装置，所述的等离子电弧发生装置通过阴极与阳极的作用产生等离子束，等离子束在高速状态下被喷射出形成等离子电弧。不同的丝状金属材料通过夹持装置进入到等离子电弧所产生的热源内，实现异种金属的熔丝沉积。异种材料的熔丝沉积具有支撑材料和成型材料方便的优点，有利于实现材料的合金化，提高材料表面的强度和硬度，达到改善单一材料性能较差的目的。
Description
技术领域
本发明涉及异种金属材料熔丝沉积技术领域，具体设计了一种基于等离子技术的高效异种材料电弧熔丝沉积装置。
背景技术
高效熔丝沉积技术，根据快速原型技术离散和堆积的原理，以丝状供料，丝状材料经过热源加热到熔融状态，随后快速凝固，实现逐层沉积。热熔性金属材料快速冷却凝固，实现了材料的熔丝沉积快速制造。
异种金属材料沉积是为了提高沉积效率，采用多丝电弧增材制造技术，是一种制造特定合金和制造梯度材料的特殊的熔丝沉积方法。对于研究高强度铝合金增材制造和提高金属材料的强硬度具有重大意义。
电弧熔丝沉积技术是一种特殊的增材制造技术，依托高能电弧作为其热源，实现金属材料的快速熔融与凝固，具有加热速度快，加热温度高，热量集中的特点，实现材料的“自由制造”。由于其具有成本低、沉积效率高、材料去除率高等优点，近年来受到了工业制造业的广泛关注。
发明内容
为解决现有的异种材料熔丝沉积装置对金属材料的选择面较窄，沉积效率低，沉积完成后材料表面性能差等问题。本发明设计了一种高效异种材料等离子电弧熔丝沉积装置，所述熔丝装置采用等离子技术，等离子电弧发生装置产生的等离子束被喷射出来，产生温度较高的等离子电弧，等离子电弧产生大量的热量，异种材料金属同时进丝沉积，实现异种材料的熔丝沉积，进而达到打印不同材料的目的。异种材料同时进丝沉积，可以实现金属的合金化，提高了材料的强硬度。
本发明的技术方案如下实现：
一种高效异种材料等离子电弧熔丝沉积装置，包括：
(1)等离子电弧的发生装置；
(2)异种丝状金属材料的夹持装置。
一种高效异种材料等离子电弧熔丝沉积装置，包括产生等离子电弧的等离子电弧的发生装置和异种丝状金属材料的夹持装置。等离子电弧的发生装置所产生的等离子束在高速状态下被喷射出来，形成等离子电弧；异种丝状金属材料的夹持装置可以根据工作的要求进行角度的自由调节，有利于沉积形成高质量的异种金属合金。所述的产生等离子电弧的等离子电弧发生装置位于整个装置的中间部位，所述的异种丝状金属材料加持装置安装在发生装置外部，可自由移动，控制丝状金属材料始终在等离子电弧热源区域内。
所述的等离子电弧发生装置，通过压缩进入装置的空气而产生等离子束，等离子束在高速状态下被喷射出来产生等离子电弧。
所述的异种金属丝状材料的夹持装置，主要起到夹持丝状金属材料的作用，可以自由转动调节，实现不同丝状材料能够同时进入到等离子电弧产生的热源中，提高沉积效率。
本发明的有益效果：
本发明装置产生的等离子电弧具有热量集中、可控性好、电弧稳定等优点，工艺稳定，易于获得优质的沉积金属材料。异种材料的熔丝沉积具有支撑材料和成型材料方便的特点，可以实现不同材料的打印，有利于实现材料的合金化，提高材料表面的强度和硬度，达到改善单一材料性能较差的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或者技术方案，下面将对技术例所需要的附图作简单的介绍。
图1是一种高效异种材料等离子电弧熔丝沉积装置简易图。
图2是等离子电弧发生装置的结构示意图。
图3是夹持装置的结构示意图。
附图中1.夹持装置；2.等离子电弧发生装置；3.丝状金属材料；4.阳极头；5.阴极头；6.等离子炬；7.转移弧；8.阳极喷嘴；9.套头；10.机械臂；11.转轴。
具体实施方式
本发明装置如图1所示，包括夹持装置1、等离子电弧发生装置2、丝状金属材料3。等离子电弧发生装置包括阳极头4、阴极头5、等离子炬6、转移弧7和阳极喷嘴8。夹持装置包括套头9、机械臂10和转轴11。
等离子电弧发生装置2的工作原理是通过转移弧7作为热源获得高能量密度的等离子弧，内部阳极喷嘴8和阴极等离子炬6各自连接在正负极，工作时气体通过等离子炬6，这时气体被加热到较高温度，然后通过压缩的效果，从阳极喷嘴8喷射出一个温度极高，速度极大地等离子的射流，形成等离子电弧。
夹持装置1套在等离子电弧发生装置2上，工作时可以通过转动其机械臂10的转轴11来实现其自由转动，套头9也可以自由转动，进而确定丝状金属材料的位置，确保沉积材料能够始终保持在等离子发生装置所产生的等离子电弧热源内，充分利用热源所产生的热量，提高沉积的效率。
本发明一种高效异种材料等离子电弧熔丝沉积装置工作时，通过等离子电弧发生装置2压缩气体产生等离子，等离子通过阳极喷嘴8射出产生等离子电弧。异种丝状金属材料通过夹持装置1来控制其进入到等离子电弧所产生的热源内，可以实现不同材料的熔丝沉积。具有支撑材料和成型材料方便的特点，有利于实现材料的合金化，提高了材料表面的强度和硬度，达到改善单一材料性能较差的目的。
Claims (3)
1.一种高效异种材料等离子电弧熔丝沉积装置，包括等离子电弧发生装置和丝状金属材料夹持装置，所述等离子电弧发生装置安装在整个装置中心部位，所述夹持装置通过套头安装在等离子电弧发生装置的外部。
2.根据权利要求1所述的等离子电弧发生装置，其特征在于，通过其阳极和阴极的相互作用，在其内部实现空气的压缩，产生等离子束，所产生的等离子束在高速作用下通过阳极喷嘴喷射出来，形成等离子电弧。等离子电弧具有加热速度快，加热温度高，热量集中等特点，可以实现异种材料的同时沉积，提高了沉积效率。
3.根据权利要求1所述的夹持装置，其特征在于，机械臂可以实现自由调节，可以随时各角度调节所沉积的异种金属材料，确保金属材料时时处在等离子电弧所产生的热源内，避免了金属材料混合不均匀以及材料的利用率低等问题。
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