【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種電弧增材裝置，尤其涉及一種急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置。
技術介紹
1、增材制造技術是一項革命性的制造方法，通過逐層堆積材料，實現了對三維對象的高效制造。使用液氮急速冷卻可以有效降低增材過程中的熱量，防止熔池區域過熱和枝晶粗化，降低開裂傾向，減少熱影響區域的形變和殘余應力，從而提高產品質量和性能，但急冷條件容易造成熔池流動性差和成分不均勻，形成嚴重的偏析缺陷。磁場攪拌熔池可以改善熔池的流動性和均勻性，從而提高增材質量和成形性。橫向磁場可以提高電弧的穩定性，減少電弧的漂移和擴散，使電弧在增材區域內更加穩定，而縱向磁場會增加電弧的熱量輸入，加速增材區域的熔化和熱量傳輸，有助于提高增材效率。單一的磁場攪拌對熔池流動性及均勻性的改善效果有限，在增材過程中施加超聲振動能夠顯著改善偏析缺陷。
2、cn113798516a中說明了一種采用深冷沖擊變形強化電弧增材構件的裝置和方法，通過制冷板將液氮池的低溫直接傳遞給基板，同時，在深冷箱內完成電弧沉積層的形成，無需將電弧沉積層在不同裝置之間轉移，但急冷條件下容易造成熔池凝固成分不均勻而形成偏析缺陷，并未采取相應措施進行改善。
技術實現思路
1、技術目的：本技術的目的是提供一種可提高增材成形質量和性能的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置。
2、技術方案：本技術所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，包括控制系統、機械手臂、固定在機械手臂末端的增材單元，所述增材單元包括固定于工作臺上方的基板
3、其中，所述縱向磁場裝置為橫向纏繞于焊槍周圍并與勵磁電源連接的第一線圈。
4、其中，所述橫向磁場裝置包括橫向固定于焊槍兩側的鐵芯以及纏繞于鐵芯上并與勵磁電源連接的第二線圈。
5、其中，所述溫度傳感器固定于焊槍前側，用時實時監測增材過程中焊槍前方的溫度變化。
6、其中，所述液氮噴槍位于焊槍運動方向后側。
7、其中，所述液氮噴槍與液氮供應系統相連，實現液氮的供給和噴射。
8、其中，一組橫向磁場裝置的電纜與控制系統相連，實現對電磁場強度和方向的控制。
9、其中，所述縱向磁場裝置為纏繞于焊槍周圍的線圈，縱向磁場裝置與控制系統相連，實現對熔池成分流動的調節。
10、其中，所述超聲振動儀與超聲控制儀連接，所述超聲控制儀與控制系統相連，實現對超聲振動儀的啟停和振動頻率的調節。
11、其中，所述機械手臂與控制系統相連用于實現對機械手臂的控制。
12、有益效果：本技術與現有技術相比，取得如下顯著效果：通過液氮噴槍，能夠在增材過程中實現對熔池的快速冷卻，有效控制熔池的形態和晶粒細化，從而提高工件的性能和質量，但液氮急冷容易造成熔池成分不均勻和偏析缺陷，對此，縱向磁場裝置和橫向磁場裝置使得本技術同時具有雙磁場控制能力，可有效改善熔池流動，促進成分均勻化，此外，超聲振動儀能夠在增材過程中對熔池進行振動攪拌，促進熔池內部成分的混合和均勻性，避免出現偏析缺陷，也可實現晶粒破碎效果，實現晶粒的進一步細化，從而提高增材成形質量和性能。本技術裝置在金屬電弧增材制造領域具有顯著的優勢，不僅能夠提高制造效率，還能夠提高增材工件的性能和成形質量。
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1.一種急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，包括控制系統、機械手臂(1)、固定在機械手臂(1)末端的增材單元，所述增材單元包括固定于工作臺(3)上方的基板(4)、位于基板(4)上方的焊槍(5)，其特征在于，所述增材單元還包括液氮噴槍(6)、縱向磁場裝置(7)、溫度傳感器(8)、橫向磁場裝置(9)和超聲振動儀(10)；所述液氮噴槍(6)設于基板上方用于通過釋放液氮實現對熔池的快速冷卻；所述橫向磁場裝置(9)設于焊槍(5)側邊用于通過產生的磁場對電弧進行控制從而調節增材過程中的氣體流動和熔池形態；所述縱向磁場裝置(7)設于焊槍(5)周圍用于通過產生的磁場控制熔池流動和成分均勻化從而改善增材成形質量和性能；所述超聲振動儀(10)設于基板(4)下方，用于對熔池進行振動攪拌，以促進熔池內部成分的混合和均勻性。
2.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，所述縱向磁場裝置(7)為橫向纏繞于焊槍(5)周圍并與勵磁電源連接的第一線圈。
3.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，所述橫向磁場裝置(9
4.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，所述溫度傳感器(8)固定于焊槍(5)前側，用時實時監測增材過程中焊槍(5)前方的溫度變化。
5.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，所述液氮噴槍(6)位于焊槍(5)運動方向后側。
6.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，一組所述橫向磁場裝置(9)分別設于焊槍(5)的兩側。
7.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，所述縱向磁場裝置(7)與控制系統相連用于實現對熔池成分流動的調節；所述橫向磁場裝置(9)與控制系統相連用于實現對電磁場強度和方向的控制。
8.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，所述液氮噴槍(6)與液氮供應系統(2)相連，實現液氮的供給和噴射。
9.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，所述超聲振動儀(10)與超聲控制儀(13)連接，所述超聲控制儀(13)與控制系統相連，實現對超聲振動儀(10)的啟停和振動頻率的調節。
10.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，所述機械手臂(1)與控制系統相連用于實現對機械手臂(1)的控制。
...【技術特征摘要】
1.一種急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，包括控制系統、機械手臂(1)、固定在機械手臂(1)末端的增材單元，所述增材單元包括固定于工作臺(3)上方的基板(4)、位于基板(4)上方的焊槍(5)，其特征在于，所述增材單元還包括液氮噴槍(6)、縱向磁場裝置(7)、溫度傳感器(8)、橫向磁場裝置(9)和超聲振動儀(10)；所述液氮噴槍(6)設于基板上方用于通過釋放液氮實現對熔池的快速冷卻；所述橫向磁場裝置(9)設于焊槍(5)側邊用于通過產生的磁場對電弧進行控制從而調節增材過程中的氣體流動和熔池形態；所述縱向磁場裝置(7)設于焊槍(5)周圍用于通過產生的磁場控制熔池流動和成分均勻化從而改善增材成形質量和性能；所述超聲振動儀(10)設于基板(4)下方，用于對熔池進行振動攪拌，以促進熔池內部成分的混合和均勻性。
2.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，所述縱向磁場裝置(7)為橫向纏繞于焊槍(5)周圍并與勵磁電源連接的第一線圈。
3.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電弧增材裝置，其特征在于，所述橫向磁場裝置(9)包括橫向固定于焊槍(5)兩側的鐵芯(18)以及纏繞于鐵芯(18)上并與勵磁電源連接的第二線圈(19)。
4.根據權利要求1所述的急冷耦合超聲振動的雙磁場輔助電...
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