一种用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备制造技术

本发明专利技术属于机械工程相关技术领域，其公开了一种用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备，该设备包括升降机构、预热机构、抽充气机构及保护箱体，升降机构及抽充气机构分别连接于保护箱体，预热机构连接于升降机构；保护箱体包括布料罩、保护箱体主体、可视门、第一密封圈及紧固环，保护箱体主体为矩形筒状体，其一端设置在保护箱底板上；布料罩设置在保护箱体主体的另一端上，且覆盖保护箱体主体的对应端；保护箱体主体上还设置有可视门，第一密封圈设置在可视门与保护箱体主体之间；焊枪的一端穿过布料罩后伸入保护箱体主体内，其与布料罩之间设置有紧固环，由此使得焊枪能相对于保护箱体主体运动。本发明专利技术提高了成形质量及效率，适用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备
本专利技术属于机械工程相关
，更具体地，涉及一种用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备。
技术介绍
电弧熔丝增材制造技术(WireandArcAdditiveManufacturing,WAAM)是一种以电弧为热源，将金属丝材加热融化，并根据三维数字模型预先设定的成形路径在基板上堆积，层层沉积，逐渐成形出金属零件的先进的增材制造技术。镍钛合金具有优良的力学性能、腐蚀抗力、形状记忆效应、超弹性、阻尼特性和生物相容性等特点，其应用范围涉及航空、航天、机械、电子、化工、能源、建筑等工程领域、民用和医学领域。近等原子比NiTi合金具有良好的形状记忆效应和超弹性，由其制成的多种医疗器械，如接骨器、管腔支架、先心介入器件和牙齿正畸丝等已经在临床应用中展现出了良好的治疗效果，受到国内外研究学者的广泛关注。目前对镍钛合金电弧熔丝增材制造技术的研究较少，相关的加工设备也很少，以粉末材料为原材料的增材制造技术通常需要使用特殊的设备，例如铺粉机床和喷粉嘴，而丝材增材制造的设备可以直接在焊接设备上进行。和粉末材料相比，丝材增材制造技术有更高的沉积率，这使得丝材增材制造可以更加快速地成形复杂零件。在效率和经济方面，丝材增材制造相比粉末增材制造具有突出的优势。因此亟需开发镍钛合金丝材增材制造相关设备，以促进镍钛合金增材制造的发展。而现有技术用于镍钛合金电弧熔丝增材的气氛保护装置较少，现有技术中使用的拖气罩通常密封性能差，且拖气罩不易移动，需要人工移动，使用不便，且移动时，拖气罩与工件表面间隙增大，影响内部的气体保护效果，影响成形零件质量。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备，所述气氛保护设备以电弧熔丝增材制造技术为基础，适用于对加工气氛有较高要求的、活性较高的金属材料的电弧熔丝增材制造，利用本气氛保护设备进行电弧熔丝增材制造，可以形成良好的保护气氛，以防止金属材料增材制造过程中氧化，从而获得质量良好的增材制造产品，减少镍钛合金电弧熔丝增材制造成形零件的缺陷，提高了成形件质量。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备，所述气氛保护设备包括升降机构、预热机构、抽充气机构及保护箱体，所述升降机构及所述抽充气机构分别连接于所述保护箱体，所述预热机构连接于所述升降机构；所述保护箱体包括布料罩、保护箱体主体、可视门、第一密封圈及紧固环，所述保护箱体主体为矩形筒状体，其一端设置在保护箱底板上；所述布料罩设置在所述保护箱体主体的另一端上，且覆盖所述保护箱体主体的对应端；所述保护箱体主体上还设置有所述可视门，所述第一密封圈设置在所述可视门与所述保护箱体主体之间；工作时，焊枪的一端穿过所述布料罩后伸入所述保护箱体主体内，其与所述布料罩之间设置有所述紧固环，由此保证了所述保护箱体的密封性，且使得所述焊枪能相对于所述保护箱体主体运动。进一步地，所述紧固环是采用弹性材料制成的；所述布料罩是采用柔性材料制备的。进一步地，所述保护箱体主体开设有充气孔及抽气孔，所述充气孔与所述抽气孔分别与所述抽充气机构相连接，所述抽充气机构通过所述抽气孔对所述保护箱体主体进行抽气，同时所述抽充气机构通过所述充气孔向所述保护箱体主体内充入氩气，以形成保护氛围。进一步地，所述预热机构包括工作台、加热棒及打印基板，所述工作台连接于所述升降机构，所述升降机构用于带动所述工作台上下移动；所述加热棒设置在所述工作台上，所述打印基板设置在所述工作台上，所述加热棒用于对所述工作台进行加热，继而对所述打印基板进行加热。进一步地，所述预热机构还包括隔热板，所述隔热板设置在所述升降机构上，所述工作台设置在所述隔热板上。进一步地，所述工作台呈矩型，其开设有矩形槽，所述打印基板设置在所述矩型槽内；所述矩形槽的槽壁开设有多个横向通孔，多个所述加热棒分别设置在多个所述横向通孔内。进一步地，所述预热机构采用红外温度传感器透过所述可视门检测所述保护箱体主体内的温度，继而根据检测结果来控制所述加热棒。进一步地，所述升降机构包括导向柱、升降板及导向套，所述导向套设置在所述保护箱底板上，所述导向柱的一端连接于所述升降板，另一端穿过所述导向套；所述升降板用于承载所述预热机构。进一步地，所述升降机构部分地收容于所述保护箱体主体内，其通过相对于所述保护箱底板运动来带动工作台上下移动，以改变所述工作台与所述焊枪之间的间距。进一步地，所述升降机构与所述保护箱底板之间设置有密封件。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备主要具有以下有益效果：1.本设备在工作时，焊枪可从布料罩上方装入，并用紧固圈锁紧固定，并且布料罩是柔性材料，不会影响焊枪的移动，这使得增材制造过程中，箱体内部可始终保持优良的保护气氛，从而减少成形零件的缺陷，且要用焊接机器人执行其他工作时，可将焊枪取出。2.保护箱体内部与外部隔离开来，密封良好，箱体内部整体形成优良的保护气氛，成形过程中保护气体流量可以相对较小，且充气孔和抽气孔离工作台有一定距离，可以避免浪费保护气体、气体保护范围受限以及保护气体流量过大而影响成形零件质量的弊端。3.所述设备与焊接机器人配合使用时，采用升降机构来实现上下移动，而焊接机器人负责x、y轴方向的运动，使得成形零件的质量较好，层间距稳定，且生成轨迹的程序较简单。4.所述气氛保护设备的结构简单，紧凑，适用性强，有利于推广应用。附图说明图1是本专利技术提供的用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备的立体示意图；图2是图1中的用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备的剖示图；图3是图1中的用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备的升降机构的剖视图；图4是图1中的用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备的平面示意图；图5是图1中的用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备的布料罩及焊枪的局部示意图；图6是图1中的用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备的工作台的示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-焊枪，2-布料罩，3-保护箱体主体，4-锁紧器，5-充气孔，6-导向柱，7-活页，8-可视门，9-可视窗，10-螺纹丝杆，11-支撑架，12-打印基板，13-隔热板，14-同步电机，15-同步带轮，16-电机固定板，17-齿形皮带，18-第一密封圈，19-工作台，20-升降板，21-导向套，22-第二密封圈，23-第一轴承盖，24-丝杠套，25-第三密封圈，26-第二轴承盖，27-齿形带轮，28-旋转套，29-第一轴承，30-第二轴承，31-轴套，32-端盖，33-抽气孔，34-连接架，35-连接套，36-紧固环。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备，其特征在于：/n所述气氛保护设备包括升降机构、预热机构、抽充气机构及保护箱体，所述升降机构及所述抽充气机构分别连接于所述保护箱体，所述预热机构连接于所述升降机构；/n所述保护箱体包括布料罩、保护箱体主体、可视门、第一密封圈及紧固环，所述保护箱体主体为矩形筒状体，其一端设置在保护箱底板上；所述布料罩设置在所述保护箱体主体的另一端上，且覆盖所述保护箱体主体的对应端；所述保护箱体主体上还设置有所述可视门，所述第一密封圈设置在所述可视门与所述保护箱体主体之间；/n工作时，焊枪的一端穿过所述布料罩后伸入所述保护箱体主体内，其与所述布料罩之间设置有所述紧固环，由此保证了所述保护箱体的密封性，且使得所述焊枪能相对于所述保护箱体主体运动。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备，其特征在于：
所述气氛保护设备包括升降机构、预热机构、抽充气机构及保护箱体，所述升降机构及所述抽充气机构分别连接于所述保护箱体，所述预热机构连接于所述升降机构；
所述保护箱体包括布料罩、保护箱体主体、可视门、第一密封圈及紧固环，所述保护箱体主体为矩形筒状体，其一端设置在保护箱底板上；所述布料罩设置在所述保护箱体主体的另一端上，且覆盖所述保护箱体主体的对应端；所述保护箱体主体上还设置有所述可视门，所述第一密封圈设置在所述可视门与所述保护箱体主体之间；
工作时，焊枪的一端穿过所述布料罩后伸入所述保护箱体主体内，其与所述布料罩之间设置有所述紧固环，由此保证了所述保护箱体的密封性，且使得所述焊枪能相对于所述保护箱体主体运动。


2.如权利要求1所述的用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备，其特征在于：所述紧固环是采用弹性材料制成的；所述布料罩是采用柔性材料制备的。


3.如权利要求1所述的用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备，其特征在于：所述保护箱体主体开设有充气孔及抽气孔，所述充气孔与所述抽气孔分别与所述抽充气机构相连接，所述抽充气机构通过所述抽气孔对所述保护箱体主体进行抽气，同时所述抽充气机构通过所述充气孔向所述保护箱体主体内充入氩气，以形成保护氛围。


4.如权利要求1所述的用于镍钛合金电弧熔丝增材制造的气氛保护设备，其特征在于：所述预热机构包括工作台、加热棒及打印基板，所述工作台连接于所述升降机构，所述升降机构用于带动所述工作台上下移动；所述加热棒设置在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洁，李纯德，禹林，文世峰，史玉升，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42