本发明专利技术公开一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置及方法；装置包括氩弧焊电源、焊枪、金属液滴雾化喷射器及高压气体供给系统；焊枪中设有焊丝，焊枪与氩弧焊电源的正负极连接，焊枪之间形成夹角；雾化喷射器设于焊枪下方，用于承接焊丝熔化后形成的金属液；高压气体供给系统设于雾化喷射器上，为金属液滴雾化喷射器持续提供高压气体。方法：S1、将焊枪分别与述氩弧焊电源的正负极连接；S2、接通氩弧焊电源，将焊丝熔化；S3、将焊枪中的焊丝同步进给，焊丝持续熔化形成金属液，并落入下方的金属液滴雾化喷射器中；S4、将高压气体持续输送至金属液滴雾化喷射器中，形成雾化锥；S5、金属液通过雾化锥后呈半固态状态沉积在基材上，形成需要的金属构件。构件。构件。
【技术实现步骤摘要】
一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置及方法
[0001]本专利技术涉及3D打印
，具体涉及一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置及方法。
技术介绍
[0002]近年来，电弧熔覆增材制造(Wire and Arc Additive Manufacture,WAAM)技术受到越来越多的关注，该技术以电弧为载能束，采用逐层堆焊的方式制造金属实体构件，该技术主要基于TIG、MIG、SAW等焊接技术发展而来，成形零件由全焊缝构成，化学成分均匀、致密度高，冶金结合性能好、力学性能好。开放的成形环境对成形件尺寸无限制，成形速率可达每小时数千克，但电弧增材制造的零件表面波动较大，成形件表面质量较低。因此，以电弧为热源的增材修复技术是一种有很大潜力的低成本、快速增材修复技术。
[0003]但是，现有电弧3D打印增材方法普遍存在以下问题：(1)高温液态金属熔滴落在基材熔池中的形式过渡，基材中熔池的存在对基体和已凝固区域会产生严重的热影响；(2)传统电弧熔覆增材过程中，基材必须连接电源的一个极，这样导致工作过程中基材中必然有大电流通过，会导致基材中小功率电器元件的烧毁；(3)电弧增材成形构件的力学性能往往不如传统成形方法；(4)需要配套熔炼炉与金属丕锭获得金属液，结构笨重，应用场所不灵活。以上问题也是当今限制电弧熔覆增材制造的重要因素。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于：针对
技术介绍
中存在的问题，而提供一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置及方法，本专利技术的方案具有装置结构设计简单、工艺参数少、工作安全可靠、生产场所灵活机动、基材不受影响、增材成形件组织性能优异等优点。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置，其特征在于，该装置包括：氩弧焊电源、焊枪、金属液滴雾化喷射器以及高压气体供给系统；所述的焊枪中设置有焊丝，所述的焊枪分别与所述氩弧焊电源的正、负极连接，且所述的焊枪之间形成夹角α；所述的金属液滴雾化喷射器设置于所述焊枪的下方，所述的金属液滴雾化喷射器用于承接所述焊丝熔化后形成的金属液；所述的高压气体供给系统设置于所述金属液滴雾化喷射器上，所述的高压气体供给系统用于向所述金属液滴雾化喷射器持续提供高压气体，将其中的金属液高速喷出。
[0007]进一步的，一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置：所述的氩弧焊电源设置为交流电源。
[0008]为了保证第一焊枪与第二焊枪中的焊丝能够同步熔化，因此氩弧焊电源需为交流电源。
[0009]进一步的，一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置：所述的焊枪包括：第一焊枪和第二焊枪；所述的第一焊枪和第二焊枪分别与所述氩弧焊电源的正极和负极电连接；所述的第一焊枪和第二焊枪中均设置有所述焊丝。
[0010]进一步的，一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置：所述的第一焊枪和第二焊枪对称安装，且所述第一焊枪和第二焊枪之间的夹角α不大于150
°
。具体的，为了保证第一焊枪与第二焊枪中的焊丝同步熔化后金属液滴能够顺利滴下，因此将第一焊枪与第二焊枪对称安装，且第一焊枪与第二焊枪之间的安装夹角α≤150
°
。
[0011]进一步的，一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置：所述金属液滴雾化喷射器入口轴线与所述第一焊枪和第二焊枪的安装中线重合。
[0012]进一步的，一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置：所述的高压气体为惰性气体。
[0013]一种可熔化极氩弧焊3D打印增材方法，其特征在于，该方法采用了上述的可熔化极氩弧焊3D打印增材装置进行加工，该方法包括如下具体步骤：
[0014]S1、将所述焊枪分别与所述氩弧焊电源的正、负极电连接；将所述焊丝装载于所述焊枪中；
[0015]S2、接通所述氩弧焊电源，利用焊枪将所述焊丝熔化形成金属液；
[0016]S3、将所述焊枪中的焊丝同步进给，焊丝持续熔化形成金属液，并落入下方的金属液滴雾化喷射器中；
[0017]S4、开启高压气体供给系统，将高压气体持续输送至所述金属液滴雾化喷射器中，并形成雾化锥；
[0018]S5、金属液通过雾化锥后呈半固态状态沉积在基材上，持续沉积，形成所需要的金属构件。
[0019]本专利技术提供了一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置，以及利用该装置提供一种可熔化极氩弧焊3D打印方法；其中可熔化极氩弧焊3D打印增材装置包括：熔化极氩弧焊交流电源、接电源两极的焊枪、金属液滴雾化喷射器以及高压惰性气体供给系统。焊枪分别接在氩弧焊电源的两极上，当两个焊丝极相对靠近至一定距离后，形成回路并起弧，则两把焊枪中的焊丝熔化，伴随着两把焊枪中焊丝的同步送给，形成一股连续的金属液落入下方金属液滴雾化喷射器中，此时高压惰性气体供给系统向金属液滴雾化喷射器持续输送高压惰性气体形成雾化锥，金属液通过雾化锥以半固态状态堆覆在工作区域，通过改变喷射路径，持续堆覆冷却后形成零件，实现3D打印熔覆增材的功能。
[0020]采用本专利技术的方案，其基材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，熔覆增材后，基材各方面力学性能都不会发生变化。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022](1)在本专利技术的技术方案中第一焊枪与氩弧焊电源的正极连接，第二焊枪与氩弧焊电源的负极连接，基材不参与氩弧焊电流回路，基材中不会有大电流通过，也不会导致基材中小功率电器元件的烧毁；由于基材不参与电流回路，所以整个熔覆增材过程中基材没有熔化，其化学物理性能不会发生改变，不受电流影响。
[0023](2)本专利技术方案所得增材成形件由于半固态喷射成形，其晶粒细小、组织细密且元素分布均匀，力学性能极佳。
[0024](3)在本专利技术工艺过程中采取了惰性气体保护，能够避免出现金属氧化的缺陷。
[0025](4)本专利技术方案省去了熔炼炉熔化金属丕锭的步骤，本专利技术的装置结构简单轻便，容易运输，可以实现野外或现场流动作业；本专利技术特别适合于精密构件的修复、薄壁厚零件的修复、有复杂内腔或对力学性能要求较高金属构件的熔覆增材、修复工作。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的一些实施例，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。
[0027]图1为本专利技术提供的一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置的结构示意图。
[0028]图中标记：1氩弧焊电源、2焊枪、3金属液滴雾化喷射器、4高压气体供给系统、5焊丝、6雾化锥、7基材、2
‑
1第一焊枪、2
‑
2第二焊枪。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置，其特征在于，该装置包括：氩弧焊电源(1)、焊枪(2)、金属液滴雾化喷射器(3)以及高压气体供给系统(4)；所述的焊枪(2)中设置有焊丝(5)，所述的焊枪(2)分别与所述氩弧焊电源(1)的正、负极连接，且所述的焊枪(2)之间形成夹角α；所述的金属液滴雾化喷射器(3)设置于所述焊枪(2)的下方，所述的金属液滴雾化喷射器(3)用于承接所述焊丝(5)熔化后形成的金属液；所述的高压气体供给系统(4)设置于所述金属液滴雾化喷射器(3)上，所述的高压气体供给系统(4)用于向所述金属液滴雾化喷射器(3)持续提供高压气体，将其中的金属液高速喷出。2.根据权利要求1所述的一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置，其特征在于，所述的氩弧焊电源(1)设置为交流电源。3.根据权利要求1所述的一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置，其特征在于，所述的焊枪(2)包括：第一焊枪(2
‑
1)和第二焊枪(2
‑
2)；所述的第一焊枪(2
‑
1)和第二焊枪(2
‑
2)分别与所述氩弧焊电源(1)的正极和负极电连接；所述的第一焊枪(2
‑
1)和第二焊枪(2
‑
2)中均设置有所述焊丝(5)。4.根据权利要求3所述的一种可熔化极氩弧焊3D打印增材装置，其特征在于，所述的第一焊枪(2
...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘骁，王晨阳，朱莉莉，李小平，王洪金，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：
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