本发明属于焊接设备，涉及一种高熔敷等离子-熔化极复合增材调控装置及方法。
背景技术：
1、近年来我国工程领域逐渐发展，海洋领域、汽车领域、航空航天等制造业对装备制造效率与质量的要求随之提升，增材制造的方法对于制造高硬度的复杂零构件具有重大意义。
2、等离子-熔化极复合电弧增材技术是将等离子电弧与熔化极电弧结合而成的复合增材制造工艺，该技术结合熔化极电弧高热输入、高熔覆量的特点，以及等离子电弧高挺度的特点，有利于解决增材制造速率低、增材成型质量的问题。但由于等离子-熔化极在增材过程中两电弧在自身磁场作用下产生相互排斥的现象，易影响熔化极电弧的稳定性，造成增材制造表面成形不平整，且单根丝材难以满足高效率增材制造，为提升增材速率，需要提升等离子电弧和熔化极电弧的电流，使得工件热输入较大，易产生焊接变形大、组织性能变差等问题。
3、专利号为cn116604211a提出一种光距离传感器调控磁场式等离子-mig
4、焊接装置及调控方法。该装置通过在等离子焊炬、mig焊炬焊接位点的一侧安装光距离传感器，获取等离子电弧位置偏差数据，，光距离传感器根据检测到的等离子电弧偏移方向和距离调控激励电源向两个电磁线圈输出激励电流的大小，由激励电源输出的不同激励电流产生不同磁感应强度的横向磁场，来实时调控等离子电弧和mig电弧的柔性耦合状态。该装置为实现双弧柔性耦合，但使得等离子电弧对熔池搅拌作用减小，对增材过程中整体平整度有一定影响。专利号为cn108608126b提出的等离子分流熔化极弧焊接装置与焊接方法。该装置利用等离子焊枪喷嘴作为旁路来分流一部分通过母材的焊接电流，在保证熔化极焊丝通过大电流的同时，减少热输入对母材的作用，改善焊接质量，结合了等离子分流的热输入低，熔化极等离子弧熔化效率高、焊接过程稳定的优势，既能实现对填充焊丝的高效加热，但无法进一步提升实际生产过程中的熔敷量，不利于对生产效率的提升。
技术实现思路
1、针对现有等离子-熔化极复合增材制造技术中存在的不足之处，为提高增材面整体平整度，同时提高增材熔敷效率，本发明提出一种高熔敷等离子-熔化极复合增材调控装置及方法。
2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高熔敷等离子-熔化极复合增材调控装置及方法，包括一体式测距等离子-熔化极复合焊枪、送丝位置调整模块。
3、一体式测距等离子-熔化极复合焊枪，具体包括：等离子焊枪、等离子电弧内部送丝模块、内部增材道高度检测模块、熔化极电弧内部送丝模块、熔化极焊枪，依次并列安装与保护气罩内部，内部增材道高度检测模块通过固定螺栓与复合焊枪连接，位于焊枪内部等离子焊枪与熔化极焊枪中间位置；
4、等离子电弧内部送丝模块由复合焊枪内置送丝管进行送丝，将丝材ⅰ配合等离子电弧熔化，熔化极电弧内部送丝模块由复合焊枪内置送丝管进行送丝将丝材ⅱ配合熔化极丝材熔化；
5、送丝位置调整模块包含熔化极电弧内部送丝和等离子电弧内部送丝二个部分，分别为螺栓ⅰ、齿轮ⅰ连接等离子电弧内部送丝模块与复合焊枪，螺栓ⅱ、齿轮ⅱ连接熔化极电弧内部送丝模块与复合焊枪，等离子内部送丝模块送丝管、熔化极内部送丝模块送丝管上齿条与齿轮啮合，通过齿轮ⅰ、齿轮ⅱ转动对内部送丝管高度进行调节，通过旋转螺栓ⅰ、螺栓ⅱ使内部送丝管倾斜对角度进行调节；
6、内部增材道高度检测模块，具体包括：嵌入式超声波测距装置通过螺栓固定于保护气罩内部凹槽位置，与外部数据处理模块建立连接；
7、进一步的，等离子喷嘴中轴线与熔化极喷嘴中轴线水平距离15～25mm。
8、进一步的，嵌入式超声波测距传感器垂直安装于复合焊枪枪体内部凹槽处，信号发射与信号接收一侧靠近增材道，平行于水平面，距保护气罩底部垂直距离30～50mm。
9、进一步的，双弧内部送丝模块通过螺栓与齿轮与复合焊枪枪体连接，内部辅助送丝管上齿条与齿轮啮合，通过齿轮转动与旋转螺栓扭动分别对内部辅助送丝管高度和角度进行调节，高度调节范围为0～15mm，角度调节范围为0～10°。
10、一种高熔敷等离子-熔化极复合增材调控装置及方法，该方法具体包括以下步骤：
11、1)设置等离子增材电流、熔化极增材电流、增材速度、等离子电弧内部送丝速度、熔化极电弧内部送丝速度等工艺参数。
12、2)调整内部送丝模块角度，使辅助送丝分别填充至等离子电弧与熔化极电弧中央位置。
13、3)通过螺栓将超声波测距装置固定于保护气罩内，并调节高度使其能对熔化极焊道高度精准检测。
14、4)建立内部增材道高度检测模块与数据处理模块之间的连接，建立数据处理模块与内部辅助送丝调控模块之间的连接。
15、5)启动增材程序，将复合焊枪移动至起弧点，开启保护气体、等离子气体、水冷循环系统，首先进行熔化极电弧引弧、启动熔化极电弧内部送丝模块，并打开内部增材道高度检测模块，对熔化极焊道高度进行采集，然后复合焊枪沿增材方向行进距离d，在此位置进行等离子电弧引弧，待复合电弧稳定后，启动等离子电弧内部送丝模块；根据预设参数计算出预设焊道高度h，所检测的熔化极焊道高度h1，通过数据处理模块进行计算，根据预公式h2＝h-h1计算出等离子焊道高度h2，反馈至辅助送丝调控模块对等离子电弧内部送丝模块进行调控，调节等离子电弧内部送丝速度，并进行实时数据采集与调控，持续完成后续增材过程。
16、6)熔化极焊枪到达熄弧点处熄弧，控制熔化极熄弧、关闭熔化极电弧内部送丝模块，复合焊枪沿增材方向继续行进距离d，控制等离子熄弧、关闭等离子电弧内部送丝模块，完成单层增材；熔化极焊道高度检测模块、数据处理模块与辅助送丝装置调控模块进入待机状态，等待下一层增材。
17、进一步的，辅助送丝速度可调整范围为100～450cm/min。
18、进一步的，等离子采用直流正接模式，电流为100～200a；熔化极采用脉冲直流反接模式，电流为160～300a；增材速度为50～90cm/min。
19、进一步的，熔化极电弧引弧至等离子电弧引弧，复合焊枪行走距离的d为15～25mm。
20、与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
21、(1)本发明采用熔化极电弧位前等离子电弧位后的方式，利用等离子电弧高电弧挺度的特点对熔池搅拌，有效减少了增材过程中气孔等缺陷的产生。
22、(2)本发明采用内部送丝模块，在不改变工件热输入的情况下熔化更多的丝材，提高增材过程中的熔敷量，大大提升增材效率。
23、(3)本发明采用内部送丝的方式，减小焊枪整体体积，提高复合焊枪整体空间可达性。
24、(4)本发明中内部送丝模块使得丝材熔化发生在两个电弧之间，提升电弧对丝材的加热效果。
25、(5)本发明使用内部送丝模块，使得增材过程中丝材熔化与熔滴过渡时保护气氛更充分。
26、(6)本发明中通过内部增材道高度检测模块对熔化极焊道进行高度检测，并通过内部送丝模块对辅助送丝速度进行调控，实现等高度增材道，提高增材道整体平整度，改善增材构件成形效果。
1.一种高熔敷等离子-熔化极复合增材调控装置，其特征在于：该装置包括一体式测距等离子-熔化极复合焊枪、送丝位置调整模块；
2.根据权利要求1所述的高熔敷等离子-熔化极复合增材调控装置，其特征在于：等离子喷嘴中轴线与熔化极喷嘴中轴线水平距离15～25mm。
3.根据权利要求1所述的高熔敷等离子-熔化极复合增材调控装置，其特征在于：内部送丝模块中送丝管放置于复合焊枪内部圆孔，圆孔直径为10～15mm。
4.根据权利要求1所述的高熔敷等离子-熔化极复合增材调控装置，其特征在于：内部增材道高度检测模块垂直安装于复合焊枪枪体内部凹槽处，信号发射与信号接收一侧靠近增材道，平行于水平面，距保护气罩底部垂直距离30～50mm，与外部数据处理模块建立连接。
5.根据权利要求1所述的高熔敷等离子-熔化极复合增材调控装置，其特征在于：齿轮对双弧内部送丝模块高度调节范围为0～15mm，旋转螺栓对双弧内部送丝模块角度调节范围为0～10°。
6.一种基于权利要求1～5所述的装置的高熔敷等离子-熔化极复合增材调控方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的高熔敷等离子-熔化极复合增材调控方法，其特征在于：增材过程中采用熔化极电弧+熔化极电弧内部送丝模块位前，等离子电弧+等离子电弧内部送丝模块位后的方式。
8.根据权利要求6所述的高熔敷等离子-熔化极复合增材调控方法，其特征在于：辅助送丝速度可调整范围为100～850cm/min。
9.根据权利要求6所述的高熔敷等离子-熔化极复合增材调控方法，其特征在于：等离子采用直流模式，电流为100～200a；熔化极采用脉冲电流模式，电流为100～300a；增材速度为30～150cm/min。
10.根据权利要求6所述的高熔敷等离子-熔化极复合增材调控方法，其特征在于：熔化极电弧引弧至等离子电弧引弧，复合焊枪行走距离d为15～25mm。
