一种水下复合热源增材制造装置及使用方法
专利汇可以提供一种水下复合热源增材制造装置及使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 水 下复合热源 增材制造 装置及使用方法，涉及水下增材领域，包含光纤 激光器 、控制系统、 焊接 机器人 、激光头、扫描装置、水下激光焊炬、气体流量计、空气 压缩机 、焊机、 送丝机 、保护气气瓶、光纤和 焊枪 ；光纤激光器经光纤与激光头相连，激光头通过转接板与焊接机器人连接；水下激光焊炬包括上端盖、内层排水筒、外层排水筒，上端盖上设有焊 接口 ，焊接口上设有玻璃板，内层排水筒套设在外层排水筒内、上端与上端盖密封连接，上端盖上设有内排水腔进气孔，外层排水筒上设有外排水腔进气孔；设有送丝孔，内排水腔进气孔与空气压缩机相连，外排水腔进气孔与焊接保护气气瓶连接。具有结构简单、使用方便，增材速率快、 稳定性 和增材 质量 高等优点。，下面是一种水下复合热源增材制造装置及使用方法专利的具体信息内容。
1.一种水下复合热源增材制造装置，包含光纤激光器、控制系统、焊接机器人、转接板、激光头、扫描装置、水下激光焊炬、气体流量计、油水分离器、空气压缩机、MIG焊机、送丝机、保护气气瓶、光纤和MIG焊枪；光纤激光器经光纤与激光头相连，激光头通过转接板与焊接机器人连接；所述水下激光焊炬设置在激光头下方；水下激光焊炬包括上端盖、内层排水筒、外层排水筒，上端盖上端面中部设有上下贯通的焊接口，焊接口上密封安装有玻璃板，内层排水筒套设在外层排水筒内，内层排水筒和外层排水筒上端与上端盖密封连接，外层排水筒、内层排水筒和上端盖围成外排水腔，内层排水筒和上端盖围成内排水腔，上端盖上呈圆形阵列有至少三个倾斜设置的内排水腔进气孔，外层排水筒上部周向均布至少三个沿外层排水筒内侧壁切向设置的外排水腔进气孔；内层排水筒和外层排水筒上分别设有由外至内向下倾斜的送丝孔，送丝机将焊丝通过MIG焊枪由送丝孔送至水下激光焊炬内；水下激光焊炬的内排水腔进气孔经气体流量计、油水分离器与空气压缩机相连，水下激光焊炬的外排水腔进气孔与焊接保护气气瓶的出气端连接。
2.根据权利要求1所述的水下复合热源增材制造装置，其特征在于所述扫描装置、焊接机器人、激光器、送丝机、MIG焊机与控制系统相连。
3.根据权利要求1所述的水下复合热源增材制造装置，其特征在于所述的内层排水筒包括内层排水上筒体和内层排水下筒体，内层排水上筒体与内层排水下筒体经螺纹密封连接。
4.根据权利要求1所述的水下复合热源增材制造装置，其特征在于所述扫描装置设置在水下焊炬内部，与激光头的位置相对固定。
5.根据权利要求1所述的水下复合热源增材制造装置，其特征在于设有工作台支架，工作台支架上设有透明水箱，透明水箱内设有焊接工作台，透明水箱包括侧板和底板，所述侧板上设置有刻度尺和进水孔，所述底板上设置有出水孔；所述焊接工作台包括工作面，夹具和焊接工件。
6.根据权利要求1所述的水下复合热源增材制造装置，其特征在于所述外层排水筒的下端口所在的水平面低于内层排水筒下端口所处的水平面。
7.根据权利要求5所述的水下复合热源增材制造装置，其特征在于其使用方法，包括如下操作步骤：
步骤一：打开所述透明水箱侧壁的进水孔，向水箱内注入一定高度的水；将所述水下激光焊炬、扫描装置、送丝机、空气压缩机、焊接保护气气瓶和气体流量计进行连接与调试；
步骤二：打开空气压缩机向所述水下激光焊炬内通入高压气体，在所述焊接机器人的辅助作用下将水下激光焊炬放入透明水箱内工件上方，并在工件上方形成稳定的局部干燥空间；
步骤三：当工件上方的待焊区域形成局部干燥空间以后，焊接机器人带动水下激光焊炬在工件上方行走，通过三维扫描装置对工件破损部位进行扫描并将数据传入控制系统，规划增材路径；
步骤四：打开所述焊接保护气气瓶向水下焊炬内层通入焊接保护气体，在水下营造一个由焊接保护气体保护的局部空间，焊丝作为熔化极由MIG焊枪送出，到达增材制造起始位置；
步骤五：先启动MIG电弧，再启动激光器，根据预先生成的路径规划进行第一层激光-电弧复合增材制造，每道堆焊层高约为2 mm，层宽约为4 mm；
步骤六：完成第一道焊接层后，关闭激光器和MIG焊机，然后利用焊接机器人将水下激光焊炬提高约2 mm，并通过三维扫描装置重新规划增材路径，在第一道焊层基础上重复步骤五所述操作，进行第二层增材制造；
步骤七：重复步骤六直至增材制造工作完成，并关闭所述光纤激光器；继续维持所述保护气气瓶、空气压缩机处于工作状态，向水下激光焊炬内通入惰性气体，直至所述焊接机器人将水下激光焊炬完全移出水面；打开所述透明水箱底板上的排水孔，待水箱内的水排尽后取出所述焊接工件。
一种水下复合热源增材制造装置及使用方法
技术领域
背景技术
发明内容
步骤二：打开空气压缩机向所述水下激光焊炬内通入高压气体，在所述焊接机器人的辅助作用下将水下激光焊炬放入透明水箱内工件上方，并在工件上方形成稳定的局部干燥空间；
步骤三：当工件上方的待焊区域形成局部干燥空间以后，焊接机器人带动水下激光焊炬在工件上方行走，通过三维扫描装置对工件破损部位进行扫描并将数据传入控制系统，规划增材路径；
步骤四：打开所述焊接保护气气瓶向水下焊炬内层通入焊接保护气体，在水下营造一个由焊接保护气体保护的局部空间，焊丝作为熔化极由MIG焊枪送出，到达增材制造起始位置；
步骤五：先启动MIG电弧，再启动激光器，根据预先生成的路径规划进行第一层激光-电弧复合增材制造，每道堆焊层高约为2 mm，层宽约为4 mm；
步骤六：完成第一道焊接层后，关闭激光器和MIG焊机，然后利用焊接机器人将水下激光焊炬提高约2 mm，并通过三维扫描装置重新规划增材路径，在第一道焊层基础上重复步骤五所述操作，进行第二层增材制造；
步骤七：重复步骤六直至增材制造工作完成，并关闭所述光纤激光器；继续维持所述保护气气瓶、空气压缩机处于工作状态，向水下激光焊炬内通入惰性气体，直至所述焊接机器人将水下激光焊炬完全移出水面；打开所述透明水箱底板上的排水孔，待水箱内的水排尽后取出所述焊接工件。
具体实施方式
714为增透玻璃板。内层排水筒套设在外层排水筒内，二者中线重合，内层排水筒和外层排水筒上端与上端盖下侧密封连接，外层排水筒、内层排水筒和上端盖围成呈环形筒状的外排水腔，内层排水筒和上端盖围成呈柱状的内排水腔，焊接口位于内排水腔正上方，上端盖上呈圆形阵列有至少三个与内排水腔连通的进气管711，内排水腔进气孔712处的进气管
711向下倾斜设置的内排水腔上，内排水腔进气孔712处的进气管711与水平方向呈60-80度角，外层排水筒上部周向均布至少三个沿外层排水筒内侧壁切向设置的外排水腔进气孔
710，外排水腔进气孔710向下倾斜，外排水腔进气孔710处的进气管与水平方向呈8-15度角。内层排水筒和外层排水筒上分别设有由外至内向下倾斜的送丝孔76，两个送丝孔中线重合，送丝机15将焊丝20通过MIG焊枪19由送丝孔76送至水下激光焊炬内；水下激光焊炬的内排水腔进气孔712经气体流量计11、油水分离器12和截止阀14与空气压缩机13相连，水下激光焊炬的外排水腔进气孔710与焊接保护气气瓶17的出气端连接。所述扫描装置6设置在水下焊炬7内部，与激光头5的位置相对固定；所述扫描装置、焊接机器人、激光器、送丝机、MIG焊机与控制系统相连；均由控制系统控制，可实现激光器的参数调节、丝材的同步送给以及增材路径的规划与控制，所述上端盖上设有通信,716，扫描装置的数据线经通信孔716密封引出、与控制系统相连。
按照预先生成的增材制造路径，以焊接机器人3作为运动机构，在一定的工艺规范下进行水下激光增材制造试验，优选的光束起始离焦量为0.3 mm，光斑直径为1.2 mm；先启动MIG焊机16，再启动激光器1，根据预先生成的路径规划进行第一层激光-电弧复合增材制造，每道堆焊层高约为2 mm，层宽约为4 mm；完成第一道焊接层后，关闭激光器1和MIG焊机16，然后利用焊接机器人将水下激光焊炬提高约2 mm，并通过三维扫描装置重新规划增材路径，在第一道焊层基础上进行第二层增材制造，如此重复直至增材制造过程完成；继续维持所述空气压缩机13处于工作状态，向水下激光焊炬7内通入空气，直至所述焊接机器人3将水下激光焊炬7完全移出水面，打开所述透明水箱9底板上的排水孔，待透明水箱9内的水排尽后取出所述增材制造工件。
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