一种增材、焊接用盘状丝材矫直的方法及装置

摘要

本发明公开了一种增材、焊接用盘状丝材矫直的方法及装置，包括焊丝进口表面清理区、焊丝矫直区和焊丝出口表面清理区，焊丝进口表面清理区和焊丝出口表面清理区，能够实现对焊丝表面杂质的清理。焊丝矫直区为管状通道，其内部在竖直和水平方向上均设有焊丝矫直轮，能够实现对焊丝个方向上的矫直。该装置进丝口和出丝口设有焊丝表面清理装置，能够对焊丝表面油污、氧化膜等进行清理，减少焊接过程中因焊丝表面杂质影响焊接质量的问题；该装置能够实现对焊丝水平和竖直方向上应力和绕度进行去除。

说明书

技术领域

本发明涉及电弧填丝增材制造和焊接设备领域，尤其涉及一种增材、焊接用盘状丝材矫直的方法及装置。

背景技术

随着电弧填丝增材制造技术的兴起，以及高效焊接技术的不断发展，焊丝的用量不断增加。在实际生产过程中，焊丝在送丝过程中在送丝管中的弯折扭曲会使得焊丝绕度叠加，在出丝口处出现焊丝弯曲、偏移，易导致焊缝偏移以及电弧偏移的问题。特别是在电弧增材过程中，由于长时间、不间断的丝材熔化及填充过程，焊丝内部较小的挠度都会造成焊枪导电嘴以及送丝机进丝/出丝口的过量磨损，从而造成打印过程的中断，以及零配件的频繁更换。而选用内径较粗的导电嘴在长时间使用的情况下，会概率性的造成打弧的现象，从而可能造成设备的损伤以及增材过程的中断。

另外，焊丝拆封后长期暴露在空气中，焊丝表面难免会产生氧化层以及被灰尘、金属粉尘等污染物覆盖。焊丝不经过清理直接送入电弧区域，熔化形成的焊缝性能大大降低，焊缝质量得不到保障。而在电弧增材过程中，由于增材构件为全焊缝以及经过增材本身循环热处理之后的组织。当增材熔池中杂质颗粒的含量逐渐上升时，会造成增材熔池内部的熔渣含量上升。这会造成三个结果：第一，丝材表面污染物所累积的杂质会堵塞送丝管以及送丝机的进丝口；第二，持续不断的氧化层进入增材熔池，造成熔池内部熔渣含量逐渐上升，使得增材组织内部氧化物含量上升，造成增材构件性能的下降；第三，不断增加的熔渣含量会使得成型构件表面的成型质量逐渐下降，影响成型精度。因此在焊丝进入电弧区域之前，需要对焊丝表面进行清理，消除焊丝表面氧化层和污物对焊缝质量的影响。

发明内容

本发明的目的是提供种焊丝矫直的方法及装置，适用于不同直径焊丝的矫直，同时兼顾焊丝表面杂质的清理，提供一种增材、焊接用盘状丝材矫直的方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种增材、焊接用盘状丝材矫直装置，包括相互依次连通的：

焊丝进口表面清理区，为双环嵌套结构，其内对称设有多对焊丝清理打磨片，焊丝清理打磨片为扇形结构，位于焊丝清理打磨片的外弧端设置有插销，外部依次为外环、内环，外环底部设有深度渐变的凹槽并与内环共同形成用于插销进行旋转且限位的通道，内环在垂直于通丝方向的两个以上不同的垂直截面上对称设有多对矩形通孔用于穿过插销，用于保证多对焊丝清理打磨片在送丝方向上交错分布；

焊丝矫直区，为管状通道，其内壁在与管状通道在送丝方向上互相垂直的两个对称面上依次设置两组焊丝矫直轮，每组由3个焊丝矫直轮组成，靠近焊丝矫直装置两端的焊丝矫直轮为有级式可调矫直轮，中间的焊丝矫直轮为无级式可调矫直轮；且6个焊丝矫直轮沿管状通道长度方向等间距分布；

焊丝出口表面清理区，为双环嵌套结构，其内对称设有多对焊丝清理打磨片，焊丝清理打磨片为扇形结构，位于焊丝清理打磨片的外弧端设置有插销，外部依次为外环、内环，外环底部设有深度渐变的凹槽并与内环共同形成用于插销进行旋转且限位的通道，内环在垂直于通丝方向的两个以上不同的垂直截面上对称设有多对矩形通孔用于穿过插销，用于保证多对焊丝清理打磨片在送丝方向上交错分布。

进一步的，设置两对矩形通孔不同的两个垂直截面之间的距离为1-2mm。

进一步的，焊丝清理打磨片个数为2对，通过旋转外环调节打磨片形成与焊丝贴合的圆孔。

进一步的，圆孔直径范围为0.6～4.0mm，从而实现对不同直径焊丝表面氧化层及杂质的清理。

进一步的，各个焊丝矫直轮之间的间距为15～40mm。

进一步的，矫直轮的轮面沿圆周方向为U形凹面，凹面矩形部分长度等于半圆直径，宽度等于半圆半径，轮面U形凹面为0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm或2.0mm直径凹面呈阶梯形构成，从而实现对不同直径焊丝的矫直及固定。

进一步的，有级式可调矫直轮可根据焊丝直径大小，通过调节调档杆长度使其轮面与焊丝贴合，并使焊丝处于矫直区管状通道中心线上；所述的调档杆可调节的档位设有0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm或2.0mm，分别与对应直径的焊丝匹配使用。

进一步的，无级式可调矫直轮可根据焊丝直径大小以及焊丝绕度叠加情况，通过调节调档杆长度使其轮面与焊丝贴合，并使偏离矫直区管状通道中心线且发生变形，其偏移距离为0.2mm-4mm。

一种增材、焊接用盘状丝材矫直的方法，包括具体步骤如下：

第一步，将焊丝矫直—表面杂质清理装置的焊丝进口表面清理区和焊丝出口表面清理区的打磨片之间圆孔调至最大；

第二步，将焊丝矫直—表面杂质清理装置的焊丝矫直区的焊丝矫直轮调至最外；

第三步，将焊丝穿过焊丝矫直—表面杂质清理装置；

第四步，根据焊丝直径大小调节有级式可调矫直轮的调档杆至对应档位；

第五步，根据焊丝直径大小以及绕度叠加情况，调节无级式可调矫直轮调档杆长度，使偏离矫直区管状通道中心线且发生变形，其偏移距离一般为0.2mm-4mm；

第六步，调节装置的焊丝进口表面清理区和焊丝出口表面清理区的打磨片之间圆孔调至与焊丝贴合，即可实现增材或焊接过程中丝材矫直装置及清理。

本发明相对于现有技术相比具有如下显著优点：

(1)该装置进丝口和出丝口设有焊丝表面清理装置，能够对焊丝表面油污、氧化膜等进行清理，减少焊接过程中因焊丝表面杂质影响焊接质量的问题；

(2)该装置能够实现对焊丝水平和竖直方向上应力和绕度进行去除；

(3)该装置采用可调节焊丝矫直轮，能够实现对不同直径焊丝的矫直；

(4)该装置可调节焊丝矫直轮上设有不同直径凹面，能够实现对不同直径焊丝的固定，避免焊丝在矫直过程中因直径过小而出现晃动的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明装置的左视图。

图3是本发明装置的正面剖视图。

图4是本发明装置的左侧剖视图。

图5是焊丝矫直轮轮面形状示意图。

图中，区域Ⅰ为焊丝进口表面清理区，区域Ⅱ为焊丝矫直区，区域Ⅲ为焊丝出口表面清理区。1为外环1，2为内环1，3-1、3-2、3-3、3-4分别为四个打磨片，4为进口区，5-1、5-2、5-3、5-4分别为四个有级式可调矫直轮，6-1、6-2分别为两个无级式可调矫直轮，7为焊丝出口区，8为通道，9为焊丝矫直轮U形凹面，10为外环2，11为内环2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。以下实例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、图2所示，本发明提供了一种焊丝矫直—表面杂质清理装置，包括焊丝进口表面清理区Ⅰ、焊丝矫直区Ⅱ和焊丝出口表面清理区Ⅲ三部分，所述的焊丝进口表面清理区Ⅰ和焊丝出口表面清理区Ⅲ分别与打磨—矫直区Ⅱ两侧相连。所述的焊丝进口表面清理区Ⅰ和焊丝出口表面清理区Ⅲ，均由4个焊丝清理打磨片3-1、3-2、3-3、3-4、外环、内环构成。外环内部设有通道8，是外环底部设有深度渐变的凹槽并与内环共同形成用于插销进行旋转且限位。值得注意的是两对打磨片并非设置在同一平面的，而是交错的，具体是对应内环在垂直于通丝方向的两个以上不同的垂直截面上对称设有的矩形通孔用于穿过打磨片底端插销，可以实现焊丝水平和竖直方向上应力和绕度进行去除

4个打磨片3-1、3-2、3-3、3-4前端为扇形结构，后端的插销通过通过内环矩形通孔与通道8相连，扇形角度在90°-120°之间，打磨片厚度为1-2mm，两个打磨片之间角度为180°构成一对，两对打磨片截面之间距离为1-2mm，在截面上两对打磨片中心线之间角度为90°。打磨片固定在矩形通孔中只能向截面中心伸缩，打磨片一端顶在外环通道内壁8上，可通过旋转外环调节打磨片形成可与焊丝贴合的圆孔，其圆孔直径范围一般为0.6～4.0mm，从而实现对不同直径焊丝表面氧化层及杂质的清理。

焊丝矫直区Ⅱ为管状通道，其内部在过管状通道中心线的两垂直面上设置两组焊丝矫直轮，每组由3个焊丝矫直轮组成，其两端的焊丝矫直轮为有级式可调矫直轮5-1、5-2、5-3、5-4，中间的焊丝矫直轮为无级式可调矫直轮6-1、6-2。且6个焊丝矫直轮沿管状通道长度方向等间距分布，其间距一般为25～40mm。

矫直轮，其轮面沿圆周方向为U形凹面9，凹面矩形部分长度等于半圆直径，宽度等于半圆半径，轮面U形凹面9一般由0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm、2.0mm等直径凹面呈阶梯形构成，从而实现对不同直径焊丝的矫直及固定。焊丝矫直轮轮面形如图5所示呈阶梯形构成，有利于矫直过程中，限制焊丝滑动。

有级式可调矫直轮5-1、5-2、5-3、5-4，可根据焊丝直径大小，通过调节调档杆长度使其轮面与焊丝贴合，并使焊丝处于矫直区管状通道中心线上。所述的调档杆可调节的档位一般有0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm、2.0mm等，分别与对应直径的焊丝匹配使用。

无级式可调矫直轮6-1、6-2，可根据焊丝直径大小以及焊丝绕度叠加情况，通过调节调档杆长度使其轮面与焊丝贴合，并使偏离矫直区管状通道中心线且发生变形，其偏移距离一般为0.2mm-4mm。

有级式可调矫直轮与无级式可调矫直轮区别在于，有级式可调矫直轮只有固定档位进行调整，而无级式可调矫直轮可以在可以在可移动范围内任意调整。

实施例1

直径为1.2mm的ER5356铝合金焊丝的矫直与表面杂质清理

第一步，调节焊丝矫直—表面杂质清理装置的焊丝进口表面清理区和焊丝出口表面清理区的打磨片之间圆孔调至最大；

第二步，将焊丝矫直—表面杂质清理装置的焊丝矫直区的焊丝矫直轮调至最大档为；

第三步，将ER5356铝合金焊丝穿过焊丝矫直—表面杂质清理装置；

第四步，根据待矫直的焊丝的材料及直径，调节有级式可调矫直轮的调档杆至1.2mm档位，使焊丝处于1.2mm档位凹面内；

第五步，根据ER5356铝合金焊丝直径大小以及绕度叠加情况，调节无级式可调矫直轮调档杆长度，使焊丝偏离矫直区管状通道中心线且发生变形，其偏移距离为1mm；

第六步，将焊丝矫直—表面杂质清理装置的焊丝进口表面清理区和焊丝出口表面清理区的打磨片之间圆孔调至与焊丝贴合，并与铝合金焊丝间有一定摩擦力，能够对铝合金焊丝表面氧化膜进行清除。

实施例2

直径为1.0mm的高氮钢焊丝的矫直与表面杂质清理

第一步，调节焊丝矫直—表面杂质清理装置的焊丝进口表面清理区和焊丝出口表面清理区的打磨片之间圆孔调至最大；

第二步，将焊丝矫直—表面杂质清理装置的焊丝矫直区的焊丝矫直轮调至最大档为；

第三步，将高氮钢焊丝穿过焊丝矫直—表面杂质清理装置；

第四步，根据待矫直的焊丝的材料及直径，调节有级式可调矫直轮的调档杆至1.0mm档位，使焊丝处于1.0mm档位凹面内；

第五步，根据高氮钢直径大小以及绕度叠加情况，调节无级式可调矫直轮调档杆长度，使焊丝偏离矫直区管状通道中心线且发生变形，其偏移距离为1.5mm；

第六步，将焊丝矫直—表面杂质清理装置的焊丝进口表面清理区和焊丝出口表面清理区的打磨片之间圆孔调至与焊丝表面贴合。