CN112692309A - 一种电弧增材制造设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电弧增材设备技术领域，具体为一种电弧增材制造设备。本发明涉及一种电弧增材制造设备，包括主平台、除杂装置以及电弧增材机构，所述主平台沿水平方向依次进料区域、增材区域以及出料区域；所述主平台上设置有托料板以及与托料板相连的横向输送组件，所述横向输送组件用于带动承载待修复构件依次沿进料区域、增材区域以及出料区域移动。本发明的有益效果是：该电弧增材制造设备用于起落架出现疲劳裂纹的区域进行增材修复，有效避免了污染物在增材过程中进入到熔融的原材料中，以避免凝固后产生气孔，保证修复后的起落架构件整体强度。

Description

一种电弧增材制造设备
技术领域
本发明涉及电弧增材设备技术领域，具体为一种电弧增材制造设备。
背景技术
起落架是飞机下部用于起飞降落或地面(水面)滑行时支撑飞机并用于地面(水面)移动的附件装置。起落架是唯一一种支撑整架飞机的部件，因此它是飞机不可分缺的一部份；没有它，飞机便不能在地面移动。当飞机起飞后，可以视飞行性能而收回起落架。起落架装置是飞行器重要的具有承力兼操纵性的部件，在飞行器安全起降过程中担负着极其重要的使命。起落架是飞机起飞、着陆、滑跑、地面移动和停放所必需的支持系统，是飞机的主要部件之一，其性能的优劣直接关系到飞机的使用于安全。
随着战训频率以及强度的增加，大批量现役主战机型的起落架已经开始出现不同程度的疲劳裂纹，一旦产生疲劳裂纹如果不及时处理，则会严重影响起落架的使用寿命。在某型号飞机在大修时发现起落架梁出现疲劳裂纹，经前期研究论证，决定采用冷喷涂技术进行增材延寿修复。
增材再制造技术是金属构件损伤修复的重要方法，增材制造技术是擦用逐层累加的方法制造实体构件的技术。与传统制造技术相比，增材制造技术应用计算机软件构建相应的三维模型，规划路径后直接对需要金属构件需要修复的位置进行增材修复。
通过目前的电弧增材制造设备在对飞机起落架出现疲劳裂纹的区域进行修复的过程中，修复区域的表面通常会有一定的表面污染，例如：水分、油脂或者其他一些碳氢化合物。这些污染物在增材过程中很容易进入到熔融的增材原材料中，并在其凝固后产生气孔。产生气孔会严重影响构件的力学性能，气孔的增加不仅会大幅度降低构件力学性能和疲劳强度，更严重的还会导致各向异性和裂纹等缺陷，影响了起落架的整体强度。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种电弧增材制造设备来解决上述起落架构件增材修复过程中容易出现气孔影响起落架的力学性能的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种电弧增材制造设备，包括主平台、除杂装置以及电弧增材机构，所述主平台沿水平方向依次进料区域、增材区域以及出料区域；所述主平台上设置有托料板以及与托料板相连的横向输送组件，所述横向输送组件用于带动承载待修复构件依次沿进料区域、增材区域以及出料区域移动；
所述除杂装置设置于进料区域上方，所述除杂装置包括沿修复构件移动方向依次布置的清洗装置、水渍去除装置以及烘干装置；
所述电弧增材机构包括三轴机械臂、装配有钨极的焊枪以及送丝嘴；所述焊枪安装在三轴机械臂尾端，且焊枪上还设有与送丝嘴相连的高度调节机构；所述送丝嘴沿焊枪电弧区域侧向布置且可通过高度调节机构调节高度。
本发明的有益效果是：该电弧增材制造设备用于起落架出现疲劳裂纹的区域进行增材修复，电弧增材前依次通过清洗装置对起落架构件表面的污染进行清洗，并通过水渍去除装置去除起落架构件清洗过后表面残留的水渍，并通过烘干装置对其进行增材前烘干处理，使得进入到电弧增材区域的起落架构件待修复区域洁净干燥；有效避免了污染物在增材过程中进入到熔融的原材料中，以避免凝固后产生气孔，保证修复后的起落架构件整体强度。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述清洗装置包括清洗液储液箱、清洗液输送管道以及多个清洗液喷嘴；所述清洗液储液箱设置有增压泵；多个清洗液喷嘴沿进料区域的上方均匀分布且均通过清洗液输送管道与清洗液储液箱中增压泵的相连通。
进一步，所述水渍去除装置包括吸水垫以及与吸水垫顶面相连的弹性支撑件；所述吸水垫布置在前的一端为硬质耐磨板，且耐磨板向上倾斜，所述耐磨板用于引导移动过程的待修复构件与吸水垫充分接触。
进一步，所述烘干装置包括电热烘干箱以及布置在电热烘干箱两侧的多个风机。
进一步，所述托料板为镂空设置；所述主平台内还设置有位于进料区域下方的污水收集箱；所述污水收集箱内设置有与废水管道相连的排污管以及与排污管的进水口相连的排污泵。
进一步，所述托料板上还设置有用于去除待修复构件表面干性杂质的导风装置。
进一步，所述导风装置沿托料板单侧布置，所述导风装置包括空压机、主导气管以及多个排气支管；多个所述排气支管通过主导气管与空压机相连，且排气口正对待修复构件待修复区域。
进一步，所述排气支管的排气口处连接弧面集风罩，用于将高压气流集中至待修复构件待修复区域。
进一步，所述横向输送组件为带式输送机构或者链式输送机构中的一种。
采用上述进一步方案的有益效果是，该电弧增材制造设备通过采用进料区域、增材区域以及出料区域对整个修复工序进行分区，进料区域对起落架构件待修复区域进行进行表面污染去除后，能使构件迅速进入到增材区域中，同时通过导风装置对修复区域持续高压气流清理，避免环境中的杂质颗粒沉积，进一步提升构件修复后的结构强度。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明清洗装置的结构示意图；
图3为本发明水渍去除装置的结构示意图；
图4为本发明烘干装置的结构示意图；
图5为本发明电弧增材机构的结构示意图；
图6为本发明导风装置结构示意图；
图7为本发明导风装置另一个视角的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、主平台，2、除杂装置，21、清洗装置，21a、清洗液储液箱，21b、清洗液输送管道，21c、清洗液喷嘴，21d、增压泵，22、水渍去除装置，22a、吸水垫，22b、弹性支撑件，23、烘干装置，23a、电热烘干箱，23b、风机，3、电弧增材机构，31、三轴机械臂，32、TIG焊枪，33、送丝嘴，34、高度调节机构，4、托料板，5、横向输送组件，6、污水收集箱，7、导风装置， 71、空压机，72、主导气管，73、排气支管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
金属增材制造一般按照热源的差别分为三大类：电子束增材制造、激光增材制造和电弧增材制造。其中，电弧增材的方式与激光、等离子、电子束等载能束相比，成型效率更高，材料利用率高，设备成本相对较低，不受设备成型腔或者真空室尺寸限制，可原位修复较大尺寸零件，由于具有小熔池熔炼与铸造的特点，成形层成分均，力学性能更好匀。采用金属丝作为原材料，并通过电弧增材的方式进行损伤修复，成本较低，提高了材料沉积效率。
通过电弧增材的方式，修复过程中始终以高温液态金属熔滴的形成过渡，对基体和已凝固区域会产生严重的热影响；且基体和已凝固区域会产生严重的热影响，在对飞机起落架出现疲劳裂纹的区域进行修复的过程中，修复区域的表面通常会有一定的表面污染，例如：水分、油脂或者其他一些碳氢化合物。这些污染物在增材过程中很容易进入到熔融的增材原材料中，并在其凝固后产生气孔。产生气孔会严重影响构件的力学性能，气孔的增加不仅会大幅度降低构件力学性能和疲劳强度，更严重的还会导致各向异性和裂纹等缺陷，影响了起落架的整体强度。对此，本发明提供了一种电弧增材制造设备来解决上述问题。
本发明还提供了以下优选的实施例
如图1所示，一种电弧增材制造设备，主要包括主平台1、除杂装置2 以及电弧增材机构3三个大部分。
所述主平台1沿水平方向依次进料区域、增材区域以及出料区域；所述主平台1上设置有托料板4以及与托料板4相连的横向输送组件5，所述横向输送组件5用于带动承载待修复构件依次沿进料区域、增材区域以及出料区域移动。所述横向输送组件5为带式输送机构或者链式输送机构中的一种。
所述除杂装置2设置于进料区域上方，所述除杂装置2包括沿修复构件移动方向依次布置的清洗装置21、水渍去除装置22以及烘干装置23。
如图5所示，所述电弧增材机构3包括三轴机械臂31、装配有钨极的 TIG焊枪32以及送丝嘴33；所述TIG焊枪32安装在三轴机械臂31尾端，且TIG焊枪32上还设有与送丝嘴33相连的高度调节机构34；所述送丝嘴 33沿TIG焊枪32电弧区域侧向布置且可通过高度调节机构34调节高度，通过三轴机械臂31带动TIG焊枪32沿起落架构件待修复区域移动，同时送丝嘴33送入增材原料的金属丝，TIG焊枪32产生的电弧使得金属丝融化以附着在对应的起落架构件待修复区域的外表面，以完成对起落架的增材修复。
该电弧增材制造设备用于起落架出现疲劳裂纹的区域进行增材修复，电弧增材前依次通过清洗装置21对起落架构件表面的污染进行清洗，并通过水渍去除装置22去除起落架构件清洗过后表面残留的水渍，并通过烘干装置23对其进行增材前烘干处理，使得进入到电弧增材区域的起落架构件待修复区域洁净干燥；有效避免了污染物在增材过程中进入到熔融的原材料中，以避免凝固后产生气孔，保证修复后的起落架构件整体强度。
本实施例中，如图2所示，为了实现对起落架带修复表面彻底清洗，所述清洗装置21包括清洗液储液箱21a、清洗液输送管道21b以及多个清洗液喷嘴21c；所述清洗液储液箱21a设置有增压泵21d；多个清洗液喷嘴21c 沿进料区域的上方均匀分布且均通过清洗液输送管道21b与清洗液储液箱 21a中增压泵21d的相连通，通过增压泵21d对清洗液储液箱21a内的清洗液进行加压，通过清洗液输送管道21b输送到清洗液喷嘴21c，清洗液喷嘴 21c倾斜设置，保证产生的高压水流能对起落架构件表面的污染物进行去除。
本实施例中，如图3所示，为了去除起落架构件清洗过后表面残留的水渍，所述水渍去除装置22包括吸水垫22a以及与吸水垫22a顶面相连的弹性支撑件22b，吸水垫22a可为海绵制成；所述吸水垫22a布置在前的一端为硬质耐磨板，且耐磨板向上倾斜，所述耐磨板用于引导移动过程的待修复构件与吸水垫22a充分接触；当待修复构件的上表面引导至吸水垫22a下方后，在多个弹性支撑件22b的支撑下，使得吸水垫22a能与起落架构件外表面紧密接触，从而尽可能去除构件表面残留的水渍。
本实施例中，如图4所示，为了对清洗后的构件进行烘干处理，所述烘干装置23包括电热烘干箱23a以及布置在电热烘干箱23a两侧的多个风机 23b，在电热烘干箱23a的加热以及风机23b产生的气流能迅速带走构件表面残留的水分，从而保证进入到增材过程的构件相对干燥，保证修复后的构件具有较好的力学性能。
本实施例中，如图1所述，为了对清洗过程中产生的污水进行收集，所述托料板4为镂空设置，以便将起落架构件清洗后积流的水自然导出；所述主平台1内还设置有位于进料区域下方的污水收集箱6；所述污水收集箱6 内设置有与废水管道相连的排污管以及与排污管的进水口相连的排污泵。通过污水收集箱6收集清洗后产生的污水，通过排污管和排污泵可排入环境废水管道。
本实施例中，如图6和图7所示，为了进一步避免环境杂质沉积在起落架构件表面，托料板4上还设置有用于去除待修复构件表面干性杂质的导风装置7，通过导风装置7对增材修复区域进行持续吹扫，避免环境杂质沉积。
具体的，所述导风装置7沿托料板4单侧布置，所述导风装置7包括空压机71、主导气管72以及多个排气支管73；多个所述排气支管73通过主导气管72与空压机71相连，且排气口正对待修复构件待修复区域，空压机 71产生的高压气流通过主导气管72导入排气支管73中，排气支管73对待修复区域内的高压气流进行清理，直至待修复构件进行增材修复时停止，所述排气支管73的排气口处连接弧面集风罩，用于将高压气流集中至待修复构件待修复区域；从而保证起落架构件进行增材修复时，待修复区域的表面不会出现污染，避免污染物在增材过程中很容易进入到熔融的增材原材料中，以免在其凝固后产生气孔，保证了起落架增材修复后的整体强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电弧增材制造设备，其特征在于，包括主平台(1)、除杂装置(2)以及电弧增材机构(3)，所述主平台(1)沿水平方向依次进料区域、增材区域以及出料区域；所述主平台(1)上设置有托料板(4)以及与托料板(4)相连的横向输送组件(5)，所述横向输送组件(5)用于带动承载待修复构件依次沿进料区域、增材区域以及出料区域移动；
所述除杂装置(2)设置于进料区域上方，所述除杂装置(2)包括沿修复构件移动方向依次布置的清洗装置(21)、水渍去除装置(22)以及烘干装置(23)；
所述电弧增材机构(3)包括三轴机械臂(31)、装配有钨极的TIG焊枪(32)以及送丝嘴(33)；所述TIG焊枪(32)安装在三轴机械臂(31)尾端，且TIG焊枪(32)上还设有与送丝嘴(33)相连的高度调节机构(34)；所述送丝嘴(33)沿TIG焊枪(32)电弧区域侧向布置且可通过高度调节机构(34)调节高度。
2.根据权利要求1所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述清洗装置(21)包括清洗液储液箱(21a)、清洗液输送管道(21b)以及多个清洗液喷嘴(21c)；所述清洗液储液箱(21a)设置有增压泵(21d)；多个清洗液喷嘴(21c)沿进料区域的上方均匀分布且均通过清洗液输送管道(21b)与清洗液储液箱(21a)中增压泵(21d)的相连通。
3.根据权利要求1所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述水渍去除装置(22)包括吸水垫(22a)以及与吸水垫(22a)顶面相连的弹性支撑件(22b)；所述吸水垫(22a)布置在前的一端为硬质耐磨板，且耐磨板向上倾斜，所述耐磨板用于引导移动过程的待修复构件与吸水垫(22a)充分接触。
4.根据权利要求1所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述烘干装置(23)包括电热烘干箱(23a)以及布置在电热烘干箱(23a)两侧的多个风机(23b)。
5.根据权利要求1所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述托料板(4)为镂空设置；所述主平台(1)内还设置有位于进料区域下方的污水收集箱(6)；所述污水收集箱(6)内设置有与废水管道相连的排污管以及与排污管的进水口相连的排污泵。
6.根据权利要求1所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述托料板(4)上还设置有用于去除待修复构件表面干性杂质的导风装置(7)。
7.根据权利要求6所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述导风装置(7)沿托料板(4)单侧布置，所述导风装置(7)包括空压机(71)、主导气管(72)以及多个排气支管(73)；多个所述排气支管(73)通过主导气管(72)与空压机(71)相连，且排气口正对待修复构件待修复区域。
8.根据权利要求7所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述排气支管(73)的排气口处连接弧面集风罩，用于将高压气流集中至待修复构件待修复区域。
9.根据权利要求1所述的电弧增材制造设备，其特征在于，所述横向输送组件(5)为带式输送机构或者链式输送机构中的一种。
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