一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统，涉及3D打印技术领域，包括打印系统、送丝系统、冷却系统、承载系统和控制系统，所述打印系统与控制装置系统电连接，所述送丝系统与控制系统电连接，所述冷却系统与控制系统电连接。通过将送丝装置送出金属丝的轴向设置与电弧炬的轴向和激光光束的轴向相同，使得金属丝可以向任何方向移动，使得增材制造的路径规划不受限制，同轴送丝相比与旁轴送丝，方向性好以及灵活性好；本系统可以根据具体过程，激光同轴送丝和电弧同轴送丝交替使用，在结构精细的地方使用激光同轴送丝，在非精细结构的地方使用电弧同轴送丝，从而在一次加工过程中实现精细结构和高效率的增材制造。造。造。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统


[0001]本专利技术涉及3D打印
，更具体地说，它涉及一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统。

技术介绍

[0002]直接金属增材制造由零件三维数字模型建立产品数据，通过分层切片以及路径规划等算法，采用材料逐层叠加的方法实现快速成型。由于增材制造简化或省略了传统制造中的车、铣、磨、锻、铸、焊等部分工艺环节，使产品数字化设计制造高度一体化，缩短加工制造周期，满足个性化小批量复杂零件的生产制造，并且正在由快速成型向快速制造转变。根据能量源不同，金属丝材增材制造主要有电子束、电弧和激光三大类加工大型复杂结构件。金属丝材电子束熔丝增材制造需要在真空环境下进行，设备成本最高，生产效率较慢，电弧熔丝和激光熔丝增材制造不需要真空的加工环境，电弧熔丝由于其热影响区较大，晶粒生长大，通常配备滚压机构，所需滚压力较大，对设备要求较高，激光器熔丝由于热影响区小，快速熔凝，晶粒生产小，不需要较大的滚压机械。
[0003]目前，市场上的金属熔丝3D打印装置多是采用旁轴送丝，这就导致增材制造的路径规划受到了限制，灵活性差，而且目前的3D打印装置无法在一次加工过程中实现精细结构和高效率的增材制造。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统，旨在解决上述技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统，包括打印系统、送丝系统、冷却系统、承载系统和控制系统，所述打印系统与控制装置系统电连接，所述送丝系统与控制系统电连接，所述冷却系统与控制系统电连接。
[0006]作为本专利技术进一步的方案：所述打印系统包括第一打印系统和第二打印系统，所述第一打印系统与控制系统电连接，所述第二打印系统与控制系统电连接。
[0007]作为本专利技术进一步的方案：所述第一打印系统为电弧焊系统，所述电弧焊系统与控制系统电连接，所述电弧焊系统包括弧焊电源、弧焊电缆、接地线和电弧炬，所述弧焊电源与控制系统电连接，所述弧焊电缆一端与弧焊电源的正极电连接，所述弧焊电缆另一端与电弧炬电连接，所述接地线一端与弧焊电源的负极电连接，所述接地线另一端与承载系统电连接。
[0008]作为本专利技术进一步的方案：所述第二打印系统为激光熔覆系统，所述激光熔覆系统与控制系统电连接，所述激光熔覆系统包括激光器、输出光缆、准直光路单元、反射光路单元、光束整形光路单元和气体保护单元，所述激光器与控制系统电连接，所述输出光缆一端与激光器的输出端连接，所述输出光缆的另一端与准直光路单元连接，所述准直光路单
元与控制系统电连接，所述准直光路单元与反射光路单元连接，所述反射光路单元与控制系统电连接，所述反射光路单元与光束整形光路单元连接，所述光束整形光路单元与控制系统电连接，所述气体保护单元与控制系统电连接。
[0009]作为本专利技术进一步的方案：所述送丝系统包括送丝装置，所述送丝装置与控制系统电连接，所述送丝装置送出的金属丝一端穿过电弧炬，所述送丝装置送出金属丝的轴向与电弧炬的轴向相同，所述送丝装置送出的金属丝的轴向与激光器发出的激光经过依次经过准直光路单元、反射光路单元和光速整形单元后的激光光束的轴向相同。
[0010]作为本专利技术进一步的方案：所述冷却系统包括电弧炬水冷单元和光学镜片水冷单元，所述电弧炬水冷单元与控制系统电连接，所述电弧炬水冷单元用于对电弧焊系统中的电弧炬进行冷却，所述光学镜片水冷单元与控制系统电连接，所述光学镜片水冷单元用于为激光熔覆系统中的镜片进行冷却。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：所述承载系统包括金属基板，所述金属基板与接地线电连接，所述金属基板用于承载本系统所打印出的产品。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：电弧焊系统采用金属过渡焊接技术。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：激光使用的是连续光纤激光器通过光纤输出的连续激光，功率是KW级别。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：
[0015]1、通过将送丝装置送出金属丝的轴向设置与电弧炬的轴向和激光光束的轴向相同，使得金属丝可以向任何方向移动，使得增材制造的路径规划不受限制，同轴送丝相比与旁轴送丝，方向性好以及灵活性好；
[0016]2、通过设置第一打印系统和第二打印系统，使得本系统可以根据具体过程，激光同轴送丝和电弧同轴送丝交替使用，在结构精细的地方使用激光同轴送丝，在非精细结构的地方使用电弧同轴送丝，从而在一次加工过程中实现精细结构和高效率的增材制造；
[0017]3、本系统打印出的产品表面波纹减少，使得后续的处理量显著的减少，本系统还可配合机器人进行大型部件的3D打印。
附图说明
[0018]为了更清楚的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，下面描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。
[0019]图1为一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统的原理示意图；
[0020]图2为一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统的系统组成图；
[0021]图3为一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统的部分结构实物图；
[0022]图4为一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统打印出的产品实物图；
[0023]1、打印系统；10、电弧焊系统；101、弧焊电源；102、弧焊电缆；103、接地线；104、电弧炬；11、激光熔覆系统；111、激光器；112、输出光缆；113、准直光路单元；114、反射光路单元；115、光束整形光路单元；116、气体保护单元；2、送丝系统；201、送丝装置；3、冷却系统；301、电弧炬水冷单元；302、光学镜片水冷单元；4、承载系统；401、金属基板；5、控制系统。
具体实施方式
[0024]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、完整的描述，显然所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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专利技术的限制。
[0026]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统，其特征在于，包括打印系统(1)、送丝系统(2)、冷却系统(3)、承载系统(4)和控制系统(5)，所述打印系统(1)与控制装置系统电连接，所述送丝系统(2)与控制系统(5)电连接，所述冷却系统(3)与控制系统(5)电连接。2.根据权利要求1所述的一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统，其特征在于，所述打印系统(1)包括第一打印系统(1)和第二打印系统(1)，所述第一打印系统(1)与控制系统(5)电连接，所述第二打印系统(1)与控制系统(5)电连接。3.根据权利要求2所述的一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统，其特征在于，所述第一打印系统(1)为电弧焊系统(10)，所述电弧焊系统(10)与控制系统(5)电连接，所述电弧焊系统(10)包括弧焊电源(101)、弧焊电缆(102)、接地线(103)和电弧炬(104)，所述弧焊电源(101)与控制系统(5)电连接，所述弧焊电缆(102)一端与弧焊电源(101)的正极电连接，所述弧焊电缆(102)另一端与电弧炬(104)电连接，所述接地线(103)一端与弧焊电源(101)的负极电连接，所述接地线(103)另一端与承载系统(4)电连接。4.根据权利要求3所述的一种基于电弧焊的激光熔覆混合金属3D打印系统，其特征在于，所述第二打印系统(1)为激光熔覆系统(11)，所述激光熔覆系统(11)与控制系统(5)电连接，所述激光熔覆系统(11)包括激光器(111)、输出光缆(112)、准直光路单元(113)、反射光路单元(114)、光束整形光路单元(115)和气体保护单元(116)，所述激光器(111)与控制系统(5)电连接，所述输出光缆(112)一端与激光器(111)的输出端连接，所述输出光缆(112)的另一端与准直光路单元(113)连接，所述准直光路单元(113)与控制系统(5)电连接，所述准直光路单元(113)与反射光路单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：左立生，王锦军，陈双建，
申请(专利权)人：乾镭智能科技南通有限公司，
类型：发明
国别省市：