一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置及增材工艺.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115922033A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211498545.0(22)申请日2022.11.28(71)申请人哈尔滨工业大学（威海）地址264209山东省威海市文化西路2号(72)发明人张洪涛余果张鸿昌赫文虎于江牛绍宇(74)专利代理机构青岛华慧泽专利代理事务所(普通合伙)37247专利代理师贺敬虹(51)Int.Cl.B23K9/167(2006.01)B23K9/32(2006.01)B23K9/04(2006.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置及增材工艺(57)摘要本发明公开了一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置及增材工艺，包括拉瓦尔喷管、环形钨极、升降机构、工作台，所述升降机构与拉瓦尔喷管一端连接用于控制拉瓦尔喷管移动，所述拉瓦尔喷管包括拉瓦尔喷管收缩端、拉瓦尔喷管喉管，所述环形钨极与拉瓦尔喷管喉管远离拉瓦尔喷管收缩端一侧连接，所述工作台上放置基板，所述基板尺寸大于环形钨极的尺寸，所述拉瓦尔喷管顶部两侧设置有进气口，所述拉瓦尔喷管上还设置有送料机构。拉瓦尔效用喷管的存在明显提高了增材制造的结合强度，同时又避免了过大热输入导致的晶粒粗大的弊端，减小了产品裂纹的产生；环形电弧的存在增大了增材区域，大大提高了增材效率。CN115922033ACN115922033A权利要求书1/1页1.一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置，其特征在于：包括拉瓦尔喷管、环形钨极、升降机构、工作台，所述升降机构与拉瓦尔喷管一端连接用于控制拉瓦尔喷管移动，所述拉瓦尔喷管包括拉瓦尔喷管收缩端、拉瓦尔喷管喉管，所述环形钨极与拉瓦尔喷管喉管远离拉瓦尔喷管收缩端一侧连接，所述工作台上放置基板，所述基板尺寸大于环形钨极的尺寸，所述拉瓦尔喷管顶部两侧设置有进气口，所述拉瓦尔喷管上还设置有送料机构。2.根据权利要求1所述的一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置，其特征在于，所述送料机构包括送丝结构，所述送丝结构位于拉瓦尔喷管中轴线上方，所述送丝结构用于将焊丝送至拉瓦尔喷管底部。3.根据权利要求1所述的一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置，其特征在于，所述送料机构包括颗粒粉末进口，所述颗粒粉末进口位于拉瓦尔喷管收缩端一侧。4.根据权利要求1所述的一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置，其特征在于，所述拉瓦尔喷管和环形电弧均为垂直于基板放置。5.根据权利要求1所述的一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置，其特征在于，所述拉瓦尔喷管收缩端的截面面积向拉瓦尔喷管喉管逐渐递减，拉瓦尔喷管收缩端的收缩角为30°‑60°，拉瓦尔喷管喉管呈直筒状，拉瓦尔喷管收缩端与拉瓦尔喷管喉管的直径比为2‑2.5：1。6.根据权利要求1所述的一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置，其特征在于，所述环形钨极与拉瓦尔喷管通过尼龙绝缘套连接。7.根据权利要求6所述的一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置，其特征在于，所述环形钨极与尼龙绝缘体通过螺纹连接，所述环形钨极上端及尼龙绝缘套下端均设置有螺纹。8.基于权利要求1‑7任意一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置的增材工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，通过升降机构调节拉瓦尔喷管的位置，使得拉瓦尔喷管底部的环形钨极与基板的距离为5‑8mm，确认拉瓦尔喷管与基板呈90°垂直放置；步骤2，打开气体送给装置，将保护气体从进气口送入拉瓦尔喷管，气体从拉瓦尔喷管喉管排出；步骤3，调整焊接参数及送料速度，焊接电流为80A‑260A，；步骤4，启动焊接电源进行送料，并使得环形钨极通电开始增材；步骤5，增材完成后，依次关闭焊接电源、送料机构和气体送给装置。9.根据权利要求7所述的一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置的增材工艺，其特征在于，所述步骤3中送料速度根据送料状态不同，送料速度也不同，送料为焊丝时，送料速度为2‑8m/min；送料为颗粒粉末时，送料速度为0.1‑1.2g/s。2CN115922033A说明书1/4页一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置及增材工艺技术领域[0001]本发明涉及增材制造设备技术领域，尤其是一种环形电弧与拉瓦尔复合的电弧增材装置。背景技术[0002]增材制造技术是一项革命性的制造技术，它颠覆了传统的减材制造方式，尤其金属增材制造，作为一项革命性、先进性制造技术，广泛应用于航空航天、生物医疗、工业模具和动力能源等相关领域。[0003]电弧增材制造技术通过电弧熔化丝材，并根据产品三维模型将熔融金属按线‑面‑体逐层堆积，凝固成形出金属部件的工艺，具有丝材利用率高、成本低，零件尺寸不收成形缸或真空室的限制，易于修复零件等优点。而现有