CN115365517A - 一种金属熔覆增材与修复高效成形装置及成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属熔覆增材与修复高效成形装置及成形方法；装置包括：电渣焊熔料装置、焊丝送给装置和雾化喷射装置；焊丝送给装置设置于电渣焊熔料装置的上方，焊丝送给装置用于为电渣焊熔料装置持续供给焊丝；电渣焊熔料装置的底部设置有金属液导流口；雾化喷射装置设置于金属液导流口的下方；雾化喷射装置用于提供高压气体，将落入其中的金属液高速喷出。本发明采用电渣加热的方式将持续送给的金属丝材熔化，熔化后的金属液通过导流口落入雾化喷射装置中，同时开启雾化喷射装置产生足够压强的惰性气体迫使液态金属从雾化器喷口高速喷出沉积在工作区域，持续定向沉积后获得金属增材零件或修复成形件，实现金属增材制造与修复的功能。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造与修复技术领域，具体涉及一种金属熔覆增材与修复高效成形装置及成形方法。
背景技术
增材制造(Additive Manufacturing，AM)是按照挤压、烧结、熔融、光固化、等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的对原材料去除切削、组装的加工模式不同，是一种“从无到有、自下而上”通过材料累加的制造方法，可以实现完全的“自由制造”。
目前，研究和应用的增材制造技术，大多数以激光(或电子束)作为热源，以金属粉末(或熔丝)作为原料，通过加热熔化堆积，实现从零件数模直接完成全致密和整体复杂的高性能金属零件的近净成形或制造，存在着成形效率低、成形件质量不稳定、设备复杂庞大不利于野外现场作业等问题。为了促进增材制造技术的进步与发展，需要新的金属增材与修复高效成形方法来解决现有技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的成形效率低、成形件质量不稳定、成形设备复杂庞大，不利于现场作业等问题，而提供了一种金属熔覆增材与修复高效成形装置，该成形装置具有结构设计简单，体积较小、便于安装以及现场作业的优点，同时本发明还提供了一种金属熔覆增材与修复高效成形方法，该方法包括使用了该成形装置；本发明的方案通过对成形装置的设计以及对成形工艺的优化使得其具有装置安装方式灵活、生产效率高、增材修复件质量稳定、力学性能优异等特点，特别适合于现场工况环境金属零件的熔覆增材、修复工作。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种金属熔覆增材与修复高效成形装置，其特征在于，所述的成形装置包括：电渣焊熔料装置、焊丝送给装置和雾化喷射装置；所述的焊丝送给装置设置于所述电渣焊熔料装置的上方，所述的焊丝送给装置用于为所述电渣焊熔料装置持续供给焊丝；所述的电渣焊熔料装置的底部设置有金属液导流口；所述的雾化喷射装置设置于所述金属液导流口的下方，且从所述金属液导流口流出的金属液自然落入所述雾化喷射装置中；所述的雾化喷射装置用于提供高压气体，将落入其中的所述金属液高速喷出。
具体的，本发明提供了一种金属熔覆增材与修复高效成形装置，其包括电渣焊熔料装置、焊丝送给装置与雾化喷射装置。采用电渣加热的方式将持续送给的金属丝材熔化，熔化后的金属液通过导流口落入雾化喷射装置中，同时开启雾化喷射装置产生足够压强的惰性气体迫使液态金属从雾化器喷口高速喷出沉积在工作区域，持续定向沉积后获得金属增材零件或修复成形件，实现金属增材制造与修复的功能。
进一步的，一种金属熔覆增材与修复高效成形装置：所述的焊丝为一根或多根焊丝，且多根焊丝可以选自不同直径、不同品牌或材质的焊丝。
具体的，所述的焊丝可选择一根或多根、不同直径、不同牌号、材质的焊丝进行增材或修复以满足增材零件服役场合、性能与生产效率的不同要求。
进一步的，一种金属熔覆增材与修复高效成形装置：所述的高压气体为惰性气体。优选为氩气。
一种金属熔覆增材与修复高效成形方法，其特征在于，该成形方法采用了上述的金属熔覆增材与修复高效成形装置，该成形方法包括如下具体步骤：
S1、向所述的电渣焊熔料装置中加入焊剂，通电后形成具有一定深度的高温熔渣池；
S2、将所述焊丝装载于所述焊丝送给装置中，由所述的焊丝送给装置将所述焊丝送入所述高温熔渣池中，在所述高温熔渣池的底部形成金属熔池；
S3、开启所述金属液导流口，使所述金属熔池中的金属液从所述金属液导流口流出，并落入所述雾化喷射装置中；
S4、开启所述雾化喷射装置通入高压气体，将落入其中的所述金属液高速喷出并沉积于工件上，完成金属熔覆增材或修复，获得金属增材或修复工件。
在本发明的方案中：用于喷射增材前的金属液由电渣焊熔料装置实时提供，即边熔边喷；电渣焊熔料装置设置在雾化喷射装置正上方，熔化后的金属液直接落入雾化喷射装置中进行喷射。
本发明的有益效果：
(1)在本发明的方案中用于喷射增材前的金属液由电渣焊熔料装置实时提供，实现了边熔边喷；电渣焊熔料装置设置在雾化喷射装置的正上方，熔化后的金属液直接落入雾化喷射装置中进行喷射，有效缩短了工艺流程。
(2)在本发明的方案中焊丝可以选择一根或多根，且可以选择不同直径、不同牌号、材质的焊丝进行熔覆增材或修复，以满足增材零件服役场合、性能与生产效率的不同要求，提高了增材与修复效率。
(3)本发明的工艺省去了熔炼炉熔化金属丕锭的步骤，设计的成形装置结构简单轻便，容易运输，可实现野外或现场流动作业。
(4)本发明提供的方案中工件不参与电源回路，具有基材不受电流影响、只受半固态堆覆金属热影响的突出特点，增材后，基材各方面力学性能不会发生变化。
(5)本发明增材成形件由于半固态喷射成形，晶粒细小、组织细密且元素分布均匀，力学性能极佳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明金属熔覆增材与修复高效成形装置的结构示意图。
图中标记：1电渣焊熔料装置、2焊丝送给装置、3雾化喷射装置、4焊丝、5高温熔渣池、6金属熔池、7高压气体、8工件、1-1金属液导流口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例1
如图1所示，一种金属熔覆增材与修复高效成形装置，其特征在于，所述的成形装置包括：电渣焊熔料装置1、焊丝送给装置2和雾化喷射装置3；所述的焊丝送给装置2设置于所述电渣焊熔料装置1的正上方，所述的焊丝送给装置2用于为所述电渣焊熔料装置1持续供给焊丝4(焊丝可以为一根或多根，且多根焊丝可以选自不同直径、不同品牌或材质的焊丝)；在所述的电渣焊熔料装置1的底部设置有金属液导流口1-1；所述的雾化喷射装置3设置于所述金属液导流口1-1的下方，且从所述金属液导流口1-1流出的金属液能够自然落入所述雾化喷射装置3中；所述的雾化喷射装置3用于提供高压气体，将落入雾化喷射装置3中的所述金属液高速喷出。
实施例2
提供一种金属熔覆增材与修复高效成形方法，该成形方法采用了上述实施例1提供的金属熔覆增材与修复高效成形装置进行加工，该成形方法包括如下具体步骤：
S1、向所述的电渣焊熔料装置1中加入焊剂，通电后形成具有一定深度的高温熔渣池5；
S2、将所述焊丝4(焊丝可以是一根或多根)装载于所述焊丝送给装置2中，由所述的焊丝送给装置2将所述焊丝4送入形成的高温熔渣池5中，在所述高温熔渣池5的底部形成金属熔池6；
S3、开启所述金属液导流口1-1，使所述金属熔池6中的金属液从所述金属液导流口1-1流出形成金属液流，并自然落入下方的雾化喷射装置3中；
S4、金属液落入雾化喷射装置3中，同时开启所述雾化喷射装置3通入足够压强的惰性高压气体7，利用高压气体7迫使落入其中的液态金属高速喷出并沉积在工件8上，进行金属熔覆增材或修复，持续定向沉积后即可获得金属增材或修复工件。
本发明首先通过电渣加热的方式将持续送给的金属焊丝4材料熔化，熔化后形成的金属液通过导流口1-1落入雾化喷射装置3中，同时向雾化喷射装置3中通以足够压强的惰性气体迫使液态金属从雾化喷射装置3的喷口高速喷出沉积在工作区域，持续定向沉积后获得金属增材零件或修复成形件。本发明具有生产效率高、增材修复件质量稳定、力学性能优异、安装方式灵活等特点，特别适合于现场工况环境金属零件的熔覆增材、修复工作。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种金属熔覆增材与修复高效成形装置，其特征在于，所述的成形装置包括：电渣焊熔料装置(1)、焊丝送给装置(2)和雾化喷射装置(3)；所述的焊丝送给装置(2)设置于所述电渣焊熔料装置(1)的上方，所述的焊丝送给装置(2)用于为所述电渣焊熔料装置(1)持续供给焊丝(4)；所述的电渣焊熔料装置(1)的底部设置有金属液导流口(1-1)；所述的雾化喷射装置(3)设置于所述金属液导流口(1-1)的下方，且从所述金属液导流口(1-1)流出的金属液自然落入所述雾化喷射装置(3)中；所述的雾化喷射装置(3)用于提供高压气体，将落入其中的所述金属液高速喷出。
2.根据权利要求1所述的一种金属熔覆增材与修复高效成形装置，其特征在于，所述的焊丝(4)为一根或多根焊丝，且多根焊丝可以选自不同直径、不同品牌或材质的焊丝。
3.根据权利要求1所述的一种金属熔覆增材与修复高效成形装置，其特征在于，所述的高压气体为惰性气体。
4.一种金属熔覆增材与修复高效成形方法，其特征在于，该成形方法采用了权利要求1-3任一项所述的金属熔覆增材与修复高效成形装置，该成形方法包括如下具体步骤：
S1、向所述的电渣焊熔料装置(1)中加入焊剂，通电后形成具有一定深度的高温熔渣池(5)；
S2、将所述焊丝(4)装载于所述焊丝送给装置(2)中，由所述的焊丝送给装置(2)将所述焊丝(4)送入所述高温熔渣池(5)中，在所述高温熔渣池(5)的底部形成金属熔池(6)；
S3、开启所述金属液导流口(1-1)，使所述金属熔池(6)中的金属液从所述金属液导流口(1-1)流出，并落入所述雾化喷射装置(3)中；
S4、开启所述雾化喷射装置(3)通入高压气体(7)，将落入其中的所述金属液高速喷出并沉积于工件(8)上，完成金属熔覆增材或修复，获得金属增材或修复工件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20221122 |