本发明涉及金属增材制造设备技术领域，尤其涉及一种多丝金属电弧熔丝增材制造装置。
背景技术：
金属增材制造技术已经成为未来制造业重点发展的技术之一。金属熔丝增材制造按能量源分为三种形式：激光熔丝增材制造、电子束熔丝增材制造及电弧熔丝增材制造。激光熔丝增材制造和电子束熔丝增材制造因其低成形效率被制掣其在工业上的应用。电弧熔丝增材制造技术因其材料利用率高、沉积速率高、生产周期短、设备成本低和适用于中、低复杂度金属零件制造的特点，在汽车、船舶、航天航空等领域的应用越来越多。本申请发明人发现大部分电弧熔丝增材制造成形效率为3-5kg/h，相对于工业生产的要求，电弧熔丝的成形效率还有待提升。当前有一些多丝电弧熔丝增材制造的应用，但残余应力、表面精度、尺寸精度、内部组织的问题仍未解决，最终降低了成形零件的质量。
技术实现要素：
针对电弧熔丝增材制造出现的现有缺陷和改进需求，本申请提供了一种多丝金属电弧熔丝增材制造装置，利用多个焊枪和多个进丝管，提高电弧熔丝效率；通过设置替换芯，提高装置的利用率；通过进气阀、出气阀和调压控制装置的相互配合，维持主熔腔内气压稳定性；通过开设可视窗口，实时观察和监测腔内熔丝过程。
本申请的技术方案如下：
本申请实施例提供了一种多丝金属电弧熔丝增材制造装置，包括装置主体，所述装置主体包括主熔器、多个焊枪以及多个进丝管；
所述主熔器包括两端开口的主熔腔，所述主熔腔由一体连接的第一腔体、第二腔体组成；所述第二腔体上设有导流通道；
所述第一腔体的侧壁上开设有多个焊枪口，通过所述焊枪口可拆卸式安装所述焊枪，使多个所述焊枪的喷头作用于一点；
所述第二腔体的侧壁上开设有多个进丝口，通过所述进丝口可拆卸式安装所述进丝管，通过所述进丝管套设焊丝，使焊丝的延伸方向交集于所述焊枪的喷头作用点进行熔丝，产生的金属液沿所述导流通道流出。
进一步地，所述装置主体包括替换芯，所述替换芯的形状尺寸适配于所述第二腔体；所述替换芯布置于所述第二腔体的内壁时，与所述第二腔体的轴线重合；通过所述替换芯将熔丝产生的金属液引流至所述导流通道内流出。
进一步地，所述装置主体包括替换芯，所述替换芯的形状适配于所述第二腔体；所述替换芯布置于所述第二腔体的内壁上，与所述第二腔体的轴线重合；通过所述替换芯将熔丝产生的金属液引流至所述导流通道。
进一步地，所述第一腔体的侧壁上开设有多个进气口，所述进气口上安装进气阀，所述进气阀与外部供气装置连通，通过进气阀控制保护气体进入所述主熔腔。
进一步地，所述主熔器包括盖体，所述盖体盖合于所述第一腔体的一端开口处。
进一步地，所述盖体上设有出气口，所述出气口上安装有出气阀，所述出气阀与外部抽气装置连通，通过所述出气阀控制所述主熔腔内的气体流出。
进一步地，所述装置主体包括调压控制装置，所述调压控制装置安装于所述盖体上；
所述调压控制装置与所述进气阀、所述出气阀电连接；
通过所述调压控制装置检测所述主熔腔内的气压值，并根据气压值控制所述进气阀、所述出气阀打开或关闭，以调节所述主熔腔内的气压值。
进一步地，所述主熔器与所述焊枪、所述进丝管、所述替换芯、所述进气阀以及所述出气阀之间均设有密封件，通过所述密封件控制所述主熔腔的密封性。
进一步地，所述第一腔体采用两端开口的空心圆柱腔体，所述第二腔体采用两端开口的漏斗式腔体，所述漏斗式腔体包括大直径开口和小直径开口，所述大直径开口与所述空心圆柱腔体的一端开口相连。
进一步地，所述第一腔体的侧壁上设有可视窗口，通过所述可视窗口观察和监测熔丝过程。
本申请实施例中提供的多丝金属电弧熔丝增材制造装置，至少具有如下技术效果：
1、由于采用了替换芯，通过替换芯对金属熔丝增材制造操作中，起到聚流作用，且在操作完成后进行更换，降低主熔器的更换率，降低生产制造成本。
2、由于采用了调压控制装置、进气阀、出气阀，进气阀与外部供气装置相连，出气阀与外部抽气装置相连，在调压控制装置的作用下，控制出气量与进气量，既有利于制造过程中气体的充盈，又可以维持主熔腔内的气压稳定，从而能够确保保护氛围的有效性，进而提高打印零件的成形质量，通过不同进气阀进入不同保护气体，从而可以调节气体成分，调节保护气体流量，改善成形零件质量。
3，由于采用了可拆卸的焊枪和进丝管，从而调整焊枪以及进丝管的数量，进而实现不同的成型速率；通过可拆卸的焊枪，更换不同焊枪类型，适用于不同尺寸的焊枪，通过不同类型的焊枪实现不同热源的的金属熔丝增材制造；通过可拆卸的进丝管，更换不同直径的所需焊丝，拆卸方便，结构紧凑，适用于不同直径焊丝的金属熔丝增材制造；通过可拆卸式的进丝管，更换不同成分的焊丝，制造所需梯度合金金属零件。
4，由于采用可视窗口观察和监测制造过程，确保成形过程的稳定，确保成形零件质量。
附图说明
图1为本申请实施例的一种多丝金属增材制造装置的结构示意图；
图2为本申请实施例的主熔器的侧视图；
图3为本申请实施例的主熔器的结构示意图；
图4为本申请实施例的替换芯的结构示意图；
图5为本申请实施例的一种焊枪的结构示意图。
附图标号：
主熔器1，焊枪2，进丝管3，替换芯4，盖体5，进气口6，
出气口7，调压控制装置8，可视窗口9，焊枪口10，第一腔体11，第二腔体12，导流通道13。
具体实施方式
本申请提供一种多丝金属电弧熔丝增材制造装置，包括主熔器1、替换芯4、可视窗口9、进丝管3、焊枪2、盖体5、调压控制装置8。将多个焊枪2集成在同一装置中，增加电弧熔丝的同时，增加熔丝的焊丝数量，在充分利用原材料的基础上，进一步提高电弧熔丝的沉积速率，并且通过更换替换芯4可减少装置更换频率。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参考附图1-5所示，本实施例提供了一种多丝金属电弧熔丝增材制造装置，包括装置主体，装置主体包括主熔器1、多个焊枪2以及多个进丝管3。
本实施例中的主熔器1包括两端开口的主熔腔，主熔腔由一体连接的第一腔体11、第二腔体12组成；第二腔体12上设有导流通道13。
第一腔体11的侧壁上开设有多个焊枪口10，通过焊枪口10可拆卸式安装焊枪2，使多个焊枪2的喷头作用于一点；第二腔体12的侧壁上开设有多个进丝口，通过进丝口可拆卸式安装进丝管3，通过进丝管3套设焊丝，使焊丝的延伸方向交集于焊枪2的喷头作用点进行熔丝，产生的金属液沿所述导流通道13流出。在一种实施例中，焊枪口10在进丝口的上方，且轴线互相平行且在同一平面。
本实施例中的装置主体包括替换芯4，替换芯4的形状尺寸适配于第二腔体12；替换芯4布置于第二腔体12的内壁时，与第二腔体12的轴线重合；通过替换芯4将熔丝产生的金属液引流至导流通道13内流出。在一种实施例中，替换芯4布置于第二腔体12的内壁上时，紧密贴合于第二腔体12的内壁上，并且与第二腔体12的轴线重合，使得替换芯4的边缘低于进丝口在第二腔体12内壁的高度。本实施例中的替换芯4由于适配于第二腔体12内壁，从而对焊丝熔化后产生的金属液起倒聚流作用，同时在在操作完成后进行更换，以此降低主熔器1的更换率，进而降低生产制造成本。
本实施例的第一腔体11的侧壁上开设有多个进气口6，进气口6上安装有进气阀，进气阀与外部供气装置连通，通过进气阀控制保护气体进入所述主熔腔。进一步地，主熔器1包括盖体5，所述盖体5盖合于所述第一腔体11的一端开口处。再进一步地，盖体5上设有出气口7，所述出气口7上安装有出气阀，所述出气阀与外部抽气装置连通，通过所述出气阀控制所述主熔腔内的气体流出。
本实施例中的装置主体包括调压控制装置8，所述调压控制装置8安装于所述盖体5上；所述调压控制装置8与所述进气阀、所述出气阀电连接；通过所述调压控制装置8检测所述主熔腔内的气压值，并根据气压值控制所述进气阀、所述出气阀打开或关闭，以调节所述主熔腔内的气压值。即，调压控制装置8连接进气阀和出气阀，检测主熔器1的腔室内的气压，并根据检测出的气压值控制进气阀和出气阀打开或关闭，调节腔室内的气压值，以使进气流量和出气流量在主熔器1的腔室内保持平衡，避免腔室内气压过高。在一种实施例中，调压控制装置8设有出气口7的边缘处，方便检测主熔腔内的气压值，从而控制进气阀、出气阀打开或关闭，以防止主熔腔内的气压不稳定，影响熔丝操作过程。在一种实施例中，盖体5的边缘处设置出气阀，出气阀和调压控制装置8配合调节主熔腔内的气压稳定性。
本实施例中的主熔器1与所述焊枪2、所述进丝管3、所述替换芯4、所述进气阀以及所述出气阀之间均设有密封件，通过所述密封件控制所述主熔腔的密封性。即，主熔器1与焊枪2、进丝管3、替换芯4、进气阀、出气阀之间均设有密封件，通过密封件实现密封。进一步地，第二腔体12与替换芯4之间的密封件采用第一密封环，通过第一密封环对第二腔体12与替换芯4之间的连接进行密封。第一腔体11的焊枪口10上的密封件采用硅橡胶布，硅橡胶布布置在焊枪口10上，并留有直径比焊枪2直径小的圆孔，焊枪2安装在焊枪口10时，穿过该圆孔，此时焊枪2被硅橡胶布拉紧实现密封，从而保证主熔器1进行打印操作时的密封性。在一种实施例中，焊枪口10沿第一腔体11的周侧均匀分布，进一步地，焊枪口10设有四个，根据操作需求，可拆卸式安装一个或多个焊枪2。
主熔器1的进气口6、出气口7以及与外界连接的供气装置、抽气装置之间均设有密封件。第二腔体12的进丝口上的密封件采用硅橡胶布，硅橡胶布布置在进丝口上，并留有直径比进丝管3直径小的圆孔，进丝管3安装在进丝口时，穿过该圆孔，此时进丝管3被硅橡胶布拉紧实现密封，从而保证主熔器1进行打印操作时的密封性。在一种实施例中，进丝口沿第二腔体12的周侧均匀分布，进一步地，进丝口设有四个，根据操作需求，可拆卸式安装一个或多个进丝管3。
在一种实施例中，第一腔体11采用两端开口的空心圆柱腔体，所述第二腔体12采用两端开口的漏斗式腔体，所述漏斗式腔体包括大直径开口和小直径开口，所述大直径开口与所述空心圆柱腔体的一端开口相连。进一步地，漏斗式腔体包括两端开口的空心圆台，以及在空心圆台的小直径开口处连接一小直径开口空心圆柱，并作为导流通道13。从而使主熔腔由上端大直径空心圆柱，中间空心圆台，下端小直径空心圆柱组成。在一种实施例中，进气口6设有四个，即，第一腔体11上设有四个进气阀，优选地，进气阀沿第一腔体11周向均匀分布，通过不同进气口6控制不同类型的保护气体进入。
本实施例中的所述第一腔体11的侧壁上设有可视窗口9，通过所述可视窗口9观察和监测熔丝过程，确保成形过程的稳定，确保成形零件质量。在一种实施例中，第一腔体11的侧壁上开设有矩形口，通过矩形口安装可视窗口9。进一步地，第一腔体11的侧壁上设有多个可视窗口9，各可视窗口9与焊枪口10间隔设置。进一步地，位于可视窗口9上方的侧壁上设置进气口6。位于焊枪口10下方的第二腔体12的侧壁上设置进丝口。
一种利用本实施例的操作过程：将进气口6与供气装置相连，出气口7与抽气装置相连，送气装置往主熔器1内送入保护气体，由调压控制装置8控制腔内气体含量以稳压。将四个进丝管3与送丝装置相连，由四台送丝装置以相同或不同速度送入相同或不同种类、直径的焊丝。四个焊枪口10装有四台焊枪2。转动进丝管3和焊枪2以调整进丝角度和姿态，设置合适的电弧熔丝装置参数。熔丝开始时，先送入保护气体，待保护气体充满主熔腔，调压控制装置8维持好气压之后，焊枪2进行起弧熔丝。四个焊枪2同时进行熔丝，金属液滴过渡到替换芯4上，替换芯4对金属液流进行聚流，从导流通道13流出进行增材制造。焊接结束时，依次熄弧、停止进丝管3送丝、断开保护气，关闭焊接电源，完成多丝电弧熔丝增材制造。将多焊枪2集成在同一装置中，可增加电弧熔丝同时熔丝的焊丝数量，在充分利用原材料的基础上，进一步提高电弧熔丝的沉积速率，减少装置更换率，降低电弧熔丝零件生产周期，确保零件成形精度，满足零件使用性能要求。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
1.一种多丝金属电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，包括装置主体，所述装置主体包括主熔器、多个焊枪以及多个进丝管；
所述主熔器包括两端开口的主熔腔，所述主熔腔由一体连接的第一腔体、第二腔体组成；所述第二腔体上设有导流通道；
所述第一腔体的侧壁上开设有多个焊枪口，通过所述焊枪口可拆卸式安装所述焊枪，使多个所述焊枪的喷头作用于一点；
所述第二腔体的侧壁上开设有多个进丝口，通过所述进丝口可拆卸式安装所述进丝管，通过所述进丝管套设焊丝，使焊丝的延伸方向交集于所述焊枪的喷头作用点进行熔丝，产生的金属液沿所述导流通道流出。
2.如权利要求1所述的多丝金属电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述装置主体包括替换芯，所述替换芯的形状尺寸适配于所述第二腔体；所述替换芯布置于所述第二腔体的内壁时，与所述第二腔体的轴线重合；通过所述替换芯将熔丝产生的金属液引流至所述导流通道内流出。
3.如权利要求2所述的多丝金属电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述第一腔体的侧壁上开设有多个进气口，所述进气口上安装进气阀，所述进气阀与外部供气装置连通，通过进气阀控制保护气体进入所述主熔腔。
4.如权利要求3所述的多丝金属电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述主熔器包括盖体，所述盖体盖合于所述第一腔体的一端开口处。
5.如权利要求4所述的多丝金属电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述盖体上设有出气口，所述出气口上安装有出气阀，所述出气阀与外部抽气装置连通，通过所述出气阀控制所述主熔腔内的气体流出。
6.如权利要求5所述的多丝金属电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述装置主体包括调压控制装置，所述调压控制装置安装于所述盖体上；
所述调压控制装置与所述进气阀、所述出气阀电连接；
通过所述调压控制装置检测所述主熔腔内的气压值，并根据气压值控制所述进气阀、所述出气阀打开或关闭，以调节所述主熔腔内的气压值。
7.如权利要求6所述的多丝金属电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述主熔器与所述焊枪、所述进丝管、所述替换芯、所述进气阀以及所述出气阀之间均设有密封件，通过所述密封件控制所述主熔腔的密封性。
8.如权利要求1所述的多丝金属电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述第一腔体采用两端开口的空心圆柱腔体，所述第二腔体采用两端开口的漏斗式腔体，所述漏斗式腔体包括大直径开口和小直径开口，所述大直径开口与所述空心圆柱腔体的一端开口相连。
9.如权利要求1所述的多丝金属电弧熔丝增材制造装置，其特征在于，所述第一腔体的侧壁上设有可视窗口，通过所述可视窗口观察和监测熔丝过程。
技术总结