用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置及使用方法

本发明涉及电弧增材制造，特别是涉及一种用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置及使用方法。

背景技术：

1、双丝电弧增材制造凭借其高熔敷效率、低设备成本和优异的成形尺寸，已成为大型金属结构件直接成形的重要发展方向。在双丝电弧增材制造过程中，两根焊丝分别由独立的送丝管输送，在熔池处形成双电弧耦合热源，显著提升了熔敷效率。

2、为进一步调控熔池流动行为、改善热输入分布、细化凝固组织，近年来发展出了在增材过程中引入原位辅助电流的技术手段。该技术的基本思路是：在不改变主焊接电弧参数的前提下，通过额外的导电接触装置向送丝管或焊丝引入一股独立的辅助电流，利用该电流对焊丝产生预热效应，从而优化堆焊层的表面质量和内部冶金结合性能。实现上述技术的关键之一在于：如何将外部电源的电流可靠地输送至处于工作状态下的送丝管。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置及使用方法，以解决现有技术存在的问题，实现了导电接触组件与送丝管之间的可靠贴合接触，为辅助电流的稳定输送提供了结构基础。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置，包括：支撑机构和导电接触组件，支撑机构具有可拆卸地安装于电弧增材制造枪头主体的固定端、以及远离所述枪头主体的自由端；导电接触组件设置于所述支撑机构的自由端，所述导电接触组件具有与送丝管外周壁相适配的贴合面，且所述导电接触组件用于与外部电源电连接；所述支撑机构被配置为能够在活动状态与锁定状态之间切换；在所述活动状态，所述支撑机构允许调节所述导电接触组件的空间位置及姿态，以使所述贴合面贴合于所述送丝管的外周壁；在所述锁定状态，所述支撑机构保持所述导电接触组件的空间位置及姿态固定，并使所述贴合面保持与所述送丝管外周壁的贴合接触。

4、优选的，所述支撑机构包括绝缘夹持部和万向调节支架；所述绝缘夹持部构成所述固定端，用于将所述装置可拆卸地固定于所述枪头的主体上；所述万向调节支架的一端连接于所述绝缘夹持部，另一端构成所述自由端。

5、优选的，所述万向调节支架包括第一支臂、第二支臂以及至少两个铰链；所述绝缘夹持部、所述第一支臂、所述第二支臂和所述导电接触组件通过所述铰链依次连接，相邻两者之间通过一个所述铰链可转动地连接；

6、其中，所述铰链为锁紧式万向铰链或单轴铰链，所述万向调节支架通过各所述铰链的锁紧与释放实现在所述锁定状态与所述活动状态之间的切换。

7、优选的，所述导电接触组件包括勾臂和导电螺栓；所述第二支臂远离所述第一支臂的一端通过所述铰链连接有一个基座，所述勾臂的一端能绕第一旋转轴转动地设置于所述基座上，所述勾臂的另一端螺纹连接有所述导电螺栓，所述导电螺栓的一端的端面作为所述贴合面与所述送丝管外周壁上原有的接电面贴合；所述第一旋转轴与所述导电螺栓的轴线平行。

8、优选的，所述勾臂用于和外部电源电连接；所述勾臂和所述导电螺栓的材质为紫铜或黄铜，所述勾臂和所述基座快拆连接。

9、优选的，所述基座上设置有所述第一旋转轴，所述勾臂的一端套设于所述第一旋转轴上，所述第一旋转轴伸出所述勾臂的部分设有外螺纹并螺纹连接有锁紧螺母；所述锁紧螺母用于将所述勾臂锁紧于所述基座上或释放所述勾臂使其能够绕所述第一旋转轴转动；所述锁紧螺母与所述勾臂之间还形成有压接空间，所述压接空间用于夹紧固定与外部电源电连接的导电端子。

10、优选的，所述绝缘夹持部包括c型或u型开口的卡钳，所述卡钳的一侧端部设有贯穿的螺旋丝杠，所述丝杠末端设有转动手柄；所述卡钳的内侧夹持面上设有耐高温绝缘衬垫。

11、本发明还提供了一种如上所述用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置的使用方法，包括以下步骤：

12、将所述支撑机构的固定端安装于双丝电弧增材制造枪头的主体上；

13、将所述支撑机构切换至所述活动状态，调节所述支撑机构的姿态，使所述导电接触组件的贴合面贴合于所述送丝管的外周壁；

14、将所述支撑机构切换至所述锁定状态，使所述贴合面保持与所述送丝管外周壁的贴合接触；

15、将所述导电接触组件与外部电源导通，向所述送丝管输送辅助电流。

16、优选的，所述支撑机构包括万向调节支架，所述万向调节支架具有锁紧机构；将所述支撑机构切换至所述活动状态的操作包括：释放所述锁紧机构；将所述支撑机构切换至所述锁定状态的操作包括：锁紧所述锁紧机构，锁紧力矩为5n·m～30n·m。

17、优选的，所述导电接触组件和所述支撑机构通过快拆结构连接，当所述导电接触组件出现磨损时，通过所述快拆结构将旧导电接触组件拆下，更换新的导电接触组件。

18、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

19、本发明中，支撑机构具有可拆卸的固定端和可调节的自由端，通过活动状态与锁定状态的切换，一方面在安装环节赋予了导电接触组件灵活的位置和姿态调节能力，使操作人员能够根据不同型号枪头或不同送丝管布局将导电接触组件准确地调节至与送丝管外周壁相适配的贴合位置，进而降低了电阻，使电流能够更稳定的传递；另一方面，锁定后支撑机构保持固定，导电接触组件不再对送丝管施加额外的承重要求，导电件本身及固定组件的重力和电缆拉拽力均由支撑机构承担而非由送丝管承受，避免了送丝管因受力而产生弯曲变形、送丝阻力波动甚至卡丝等问题，保证了增材过程的送丝稳定性。第三方面，双丝电弧增材制造枪头主体多为圆柱状等规则柱体结构，且其截面尺寸远大于送丝管，支撑机构的固定端可借助枪头主体规则、粗壮的结构特点实现标准化、通用化的夹持安装，而无需根据不同枪头的送丝管布局进行定制化设计；同时，支撑机构的多自由度调节能力能够补偿不同枪头之间送丝管空间位置的个体差异，使得同一套装置可以适配多种型号的枪头。由此，本实施例通过支撑机构将导电接触组件的重量和受力转移至枪头主体，并通过多自由度调节实现送丝管外周壁的精确贴合，实现了导电接触组件与送丝管之间的可靠贴合接触，为辅助电流的稳定输送提供了结构基础。

1.一种用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置，其特征在于：所述支撑机构包括绝缘夹持部和万向调节支架；所述绝缘夹持部构成所述固定端，用于将所述装置可拆卸地固定于所述枪头的主体上；所述万向调节支架的一端连接于所述绝缘夹持部，另一端构成所述自由端。

3.根据权利要求2所述的用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置，其特征在于：所述万向调节支架包括第一支臂、第二支臂以及至少两个铰链；所述绝缘夹持部、所述第一支臂、所述第二支臂和所述导电接触组件通过所述铰链依次连接，相邻两者之间通过一个所述铰链可转动地连接；

4.根据权利要求3所述的用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置，其特征在于：所述导电接触组件包括勾臂和导电螺栓；所述第二支臂远离所述第一支臂的一端通过所述铰链连接有一个基座，所述勾臂的一端能绕第一旋转轴转动地设置于所述基座上，所述勾臂的另一端螺纹连接有所述导电螺栓，所述导电螺栓的一端的端面作为所述贴合面与所述送丝管外周壁上原有的接电面贴合；所述第一旋转轴与所述导电螺栓的轴线平行。

5.根据权利要求4所述的用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置，其特征在于：所述勾臂用于和外部电源电连接；所述勾臂和所述导电螺栓的材质为紫铜或黄铜，所述勾臂和所述基座快拆连接。

6.根据权利要求4所述的用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置，其特征在于：所述基座上设置有所述第一旋转轴，所述勾臂的一端套设于所述第一旋转轴上，所述第一旋转轴伸出所述勾臂的部分设有外螺纹并螺纹连接有锁紧螺母；所述锁紧螺母用于将所述勾臂锁紧于所述基座上或释放所述勾臂使其能够绕所述第一旋转轴转动；所述锁紧螺母与所述勾臂之间还形成有压接空间，所述压接空间用于夹紧固定与外部电源电连接的导电端子。

7.根据权利要求2所述的用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置，其特征在于：所述绝缘夹持部包括c型或u型开口的卡钳，所述卡钳的一侧端部设有贯穿的螺旋丝杠，所述丝杠末端设有转动手柄；所述卡钳的内侧夹持面上设有耐高温绝缘衬垫。

8.一种权利要求1~7任意一项所述用于电弧增材制造的电流原位辅助接触装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于：所述支撑机构包括万向调节支架，所述万向调节支架具有锁紧机构；将所述支撑机构切换至所述活动状态的操作包括：释放所述锁紧机构；将所述支撑机构切换至所述锁定状态的操作包括：锁紧所述锁紧机构，锁紧力矩为5n·m～30n·m。

10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于：所述导电接触组件和所述支撑机构通过快拆结构连接，当所述导电接触组件出现磨损时，通过所述快拆结构将旧导电接触组件拆下，更换新的导电接触组件。