阅读说明：本技术 一种金属坯料自动化堆焊打印成型系统 (Automatic surfacing, printing and forming system for metal blanks ) 是由 汤常庆 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明属于金属成型领域,具体涉及一种金属坯料自动化堆焊打印成型系统。包括：坯料成型装置；工艺冷却站：完成对坯料的初步分拣,对合格坯料进行冷却；检测站：采用无损检测方法对冷却之后的坯料进行检测,打磨精整,分拣入库；成品智能库房：自动称重,喷码,入成品台账；自动发货站：自动称重,记录车号,发货时间,入出库台账；坯料通过机械手和移动小车实现在坯料成型装置、工艺冷却站、检测站、成品智能库房和自动发货站之间的运转。本发明的系统通过设置工艺冷却站、检测站、成品智能库房和自动发货站实现了从生产到出货的一体化生产；且采用熔融态等温打印式浇注,快速冷却,得到的组织结构单一,晶粒细化,偏析度下降明显。(The invention belongs to the field of metal forming, and particularly relates to an automatic surfacing, printing and forming system for metal blanks. The method comprises the following steps: a blank forming device; a process cooling station: finishing the preliminary sorting of the blanks, and cooling qualified blanks; a detection station: detecting the cooled blank by adopting a nondestructive detection method, polishing and finishing, sorting and warehousing; finished product intelligence storehouse: automatically weighing, spraying codes and entering a finished product account; automatic delivery station: automatically weighing, recording the vehicle number and the delivery time, and entering and exiting a warehouse account; the blank is operated among a blank forming device, a process cooling station, a detection station, a finished product intelligent warehouse and an automatic delivery station through a manipulator and a moving trolley. The system realizes the integrated production from production to shipment by arranging the process cooling station, the detection station, the finished product intelligent storehouse and the automatic delivery station; and the molten state isothermal printing type pouring and rapid cooling are adopted, so that the obtained structure is single, the crystal grains are refined, and the segregation degree is obviously reduced.)

一种金属坯料自动化堆焊打印成型系统

技术领域

本发明属于金属成型领域，具体涉及一种金属坯料自动化堆焊打印成型系统。

背景技术

目前国内外特钢坯料成型工艺有：连续铸钢，模型注锭，电渣重熔。总体来说，这三种工艺能耗高，污染大，产品质量差。

其中连续铸钢：只能生产低合金结构钢，单位生产量大，高合金钢坯料无法生产。坯料低倍缺陷严重。生产方式单一，不灵活，无法完成集约式订单生产，生产厂房设备投资巨大，库存量大，占用流动资金多。

模型注锭(目前高合金特钢主要成型工艺)：生产工艺设备原始粗放。效率低，能耗高，工作环境恶劣，环境污染大。钢锭存在偏析，疏松，夹杂物含量高，有冒口锭尾不能成材，成材率低。目前还以人工生产，无法实现自动化生产。

电渣重熔：高能耗，单位产量极其低下，电渣过程中钢水容易被二次玷污(增加钢中O,H含量)但产品的偏析少，结晶组织单一，产品质量好，满足特钢使用性能，由于能耗特高，所以只能用于高要求的小量领域。

综上：目前特钢生产过程实景呈现：高温，高粉尘，高污染，劳动强度高，安全系数低，成型工艺落后。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属坯料自动化堆焊打印成型系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种金属坯料自动化堆焊打印成型系统，包括：

坯料成型装置：用于成型坯料，且将坯料运出坯料成型装置；

工艺冷却站：完成对坯料的初步分拣，对合格坯料进行冷却；

检测站：采用无损检测方法对冷却之后的坯料进行检测，打磨精整，分拣入库；

成品智能库房：自动称重，喷码，入成品台账；

自动发货站：自动称重，记录车号，发货时间，入出库台账；

所述坯料通过机械手和移动小车实现在坯料成型装置、工艺冷却站、检测站、成品智能库房和自动发货站之间的运转。

进一步的，所述坯料成型装置外部整体呈长方体密闭式座舱，所述座舱操作侧按上中下分三段移动式舱门，舱顶可滑动开启；

座舱内部从上到下依次为液态金属包、恒温分配器，氩气保护真空结晶器和载锭小车；

所述液态金属包使其内的金属保持液态，液态金属包的底部设有氩气入口和金属液出口，所述金属液出口与恒温分配器的金属液入口连接；

所述恒温分配器使其内的金属保持熔融态，所述恒温分配器的底部设有氩气入口和熔融出口，熔融出口连接有打印嘴；

所述氩气保护真空结晶器为圆筒型，设在打印嘴的下部，圆筒壁为夹层，圆筒壁一侧设有氩气入口，相对的另一侧设有氩气出口，内外夹层之间设有冷却机构，圆筒外周设有电磁振荡器，结晶器下部设有托锭盘，托锭盘下部连接有抽出杆；

所述载锭小车上部设有承载锭盘，承载锭盘内设伸缩杆，伸缩杆顶部与氩气保护真空结晶器的抽出杆连接，所述座舱底部与载锭小车中部相对应的位置设有长条型凹槽；

还包括控制系统：所述控制系统与液态金属包、恒温分配器，氩气保护真空结晶器和载锭小车连接。

进一步的，还包括高温运转机械手，所述工艺冷却站包括合格品冷却室和二类品室，所述合格品冷却室包括红外测温仪和加热机构，

所述载锭小车的承载锭盘配设有重量检测仪，所述座舱内、外均设有视频记录机构，通过重量检测仪和视频观察的坯料外观完成来料分拣；

根据分拣结果，通过高温运转机械手和二级品小车将载锭小车上的坯料转移到冷却室或二类品室；合格品室内通过红外测温仪和加热机构实现对坯料的冷却。

进一步的，所述高温运转机械手包括主柱Ⅰ，副柱Ⅰ和抱钳；

所述抱钳包括钳身和钳臂，所述钳身可转动的套设在主柱Ⅰ和副柱Ⅰ上，所述钳臂与钳身铰接。

进一步的，所述二级品小车包括承接锭盘和驱动轮，所述承接锭盘承接坯料锭。

进一步的，所述检测站包括控制室、常温运转机械手、检测站和成品小车；

采用常温运转机械手将工艺冷却站合格品冷却室冷却处理之后的坯料运送至检测站，检测站对坯料进行打磨精整、拍照表检之后，通过常温运转机械手和成品小车运送至成品智能库房。

进一步的，所述检测站包括无损检测探头，托架Ⅱ和传动机构；

所述检测站整体呈侧置的U型架，上表面的长边上设有轨道，所述无损检测探头可滑动的设置在轨道上，上表面相对的两侧边上设有托架Ⅱ，托架Ⅱ中部呈弧形，用于承载坯料；所述U型架的两外侧分别设有传动机构，传动机构带动坯料在托架Ⅱ上转动。

进一步的，所述传功机构包括传动轴，传动轮和主动轮；

所述传动轴设置在U型支架上，位于坯料的下方，传动轴的两端分别连接主动轮，所述主动轮通过皮带带动从动轮转动，从动轮和主动轮位于U型支架两侧边的外侧，所述两个从动轮分别位于坯料两端的下方，带动坯料转动。

进一步的，所述常温运转机械手包括转臂，转动关节，连杆，竖杆和机械手主体；

所述竖杆的上端通过转臂连接连杆，连杆的另一端通过转动关节连接机械手主体；

所述机械手主体包括主柱Ⅱ，副柱Ⅱ，抱钳，钳臂；所述钳臂转动的套设在主柱Ⅱ和副柱Ⅱ上，所述抱钳与钳臂铰接；

所述成品小车包括托架Ⅰ和驱动轮，所述托架包括两部分，用于承载横置的坯料。

进一步的，所述成品智能库房包括电子秤，自动喷码机和停车位，实现对成品的自动称重，喷码后运送至停车位；

所述自动发货站包括控制室，轨道和发货小车，所述发货小车通过轨道移动，控制室记录车号和发货时间，入出库台账。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明的成型系统，通过设置工艺冷却站、检测站、成品智能库房和自动发货站实现了坯料的自动化生产，实现了从生产到质检到入库到出货的一体化的生产；

(2)本发明采用熔融态等温打印式浇注且快速冷却，所得钢锭组织结构单一，晶粒细化，偏析度下降明显，消除了浇注过程中钢水与耐材，钢模接触，减少了钢水被二次污染的机会，钢锭质量会完成一次质的飞跃；

(3)全过程以生产工艺温度为主线，控制流量，时间，来完成生产联动自锁等生产控制动作从尔自动调节，实现智能制造。另外还具备生产工艺参数存储分析修复的成长功能。

附图说明

图1本发明的自动堆焊打印成型生产系统总体示意图。

图2本发明的自动堆焊打印成型装置示意图。

图3本发明载锭小车三维示意图。

图4本发明成品小车三维示意图。

图5本发明高温转运机械手三维示意图。

图6本发明检测站三维示意图。

图7本发明常温转运机械手三维示意图。

图8本发明二级品小车三维示意图。

附图标记说明：

1-成型装置，2-二级品小车，3-高温运转机械手，4-常温运转机械手，5-检测站，6-成品小车，11-电子秤，12-液态金属包，13-立柱，14-电磁搅拌器，15-恒温分配器，16-打印嘴，17-快速接头，18-结晶器，19-载锭小车，61-托架Ⅰ，62-驱动轮，31-主柱Ⅰ，32-副柱，33-抱钳，51-无损检测探头，52-托架Ⅱ，53-传动轴，54-传动轮，55-主动轮，41-转臂，42-转动关节，43-主柱Ⅱ，44-抱钳，45-钳臂，21-承接锭盘，22-驱动轮。

具体实施方式

如图1-8所示，一种金属坯料自动化堆焊打印成型系统，包括：

坯料成型装置：用于成型坯料，且将坯料运出坯料成型装置；

工艺冷却站：完成对坯料的初步分拣，对合格坯料进行冷却；

检测站：采用无损检测方法对冷却之后的坯料进行检测，打磨精整，分拣入库；

成品智能库房：自动称重，喷码，入成品台账；

自动发货站：自动称重，记录车号，发货时间，入出库台账；

所述坯料通过机械手和移动小车实现在坯料成型装置、工艺冷却站、检测站、成品智能库房和自动发货站之间的运转。

如图2所示，所述坯料成型装置外部整体呈长方体密闭式座舱，所述座舱操作侧按上中下分三段移动式舱门，舱顶可滑动开启；舱壁安装摄像头完成全景视频监控，舱内安装自动除尘.照明及空调装置。

座舱内部从上到下依次为液态金属包12、恒温分配器15，氩气保护真空结晶器和载锭小车19；

所述液态金属包12使其内的金属保持液态，液态金属包12的底部设有氩气入口和金属液出口，所述金属液出口与恒温分配器15的金属液入口连接；

所述恒温分配器15使其内的金属保持熔融态，所述恒温分配器15的底部设有氩气入口和熔融出口，熔融出口连接有打印嘴16；

所述氩气保护真空结晶器18为圆筒型，设在打印嘴16的下部，圆筒壁为夹层，圆筒壁一侧设有氩气入口，相对的另一侧设有氩气出口，内外夹层之间设有冷却机构，圆筒外周设有电磁振荡器，结晶器18下部设有托锭盘，托锭盘下部连接有抽出杆；

如图3所示，所述载锭小车19上部设有承载锭盘，承载锭盘内设伸缩杆，伸缩杆顶部与氩气保护真空结晶器的抽出杆连接，所述座舱底部与载锭小车19中部相对应的位置设有长条型凹槽；

还包括控制系统：所述控制系统与液态金属包12、恒温分配器15，氩气保护真空结晶器和载锭小车19连接。

高温运转机械手3的结构如图5所示，所述工艺冷却站包括合格品冷却室和二类品室，所述合格品冷却室包括红外测温仪和加热机构，所述高温运转机械手3包括主柱Ⅰ31，副柱Ⅰ32和抱钳33；

所述抱钳33包括钳身和钳臂，所述钳身可转动的套设在主柱Ⅰ31和副柱Ⅰ32上，所述钳臂与钳身铰接。

所述载锭小车19的承载锭盘配设有重量检测仪，所述座舱内、外均设有视频记录机构，通过重量检测仪和视频观察的坯料外观完成来料分拣；

根据分拣结果，通过高温运转机械手3和二级品小车2将载锭小车19上的坯料转移到冷却室或二类品室；合格品室内通过红外测温仪和加热机构实现对坯料的冷却。

如图8所示，所述二级品小车2包括承接锭盘21和驱动轮，所述承接锭盘21承接坯料锭。

所述检测站包括控制室、常温运转机械手4、检测站5和成品小车6；

采用常温运转机械手4将工艺冷却站合格品冷却室冷却处理之后的坯料运送至检测站5，检测站5对坯料进行打磨精整、拍照表检之后，通过常温运转机械手4和成品小车6运送至成品智能库房。

如图6所示，所述检测站5包括无损检测探头51，托架Ⅱ52和传动机构；

所述检测站整体呈侧置的U型架，上表面的长边上设有轨道，所述无损检测探头51可滑动的设置在轨道上，上表面相对的两侧边上设有托架Ⅱ52，托架Ⅱ52中部呈弧形，用于承载坯料；所述U型架的两外侧分别设有传动机构，传动机构带动坯料在托架Ⅱ52上转动。

所述传功机构包括传动轴53，传动轮54和主动轮55；

所述传动轴53设置在U型支架上，位于坯料的下方，传动轴53的两端分别连接主动轮55，所述主动轮55通过皮带带动从动轮54转动，从动轮和主动轮位于U型支架两侧边的外侧，所述两个从动轮54分别位于坯料两端的下方，带动坯料转动。

如图7所示，所述常温运转机械手4包括转臂41，转动关节42，连杆，竖杆和机械手主体；

所述竖杆的上端通过转臂41连接连杆，连杆的另一端通过转动关节42连接机械手主体；

所述机械手主体包括主柱Ⅱ43，副柱Ⅱ，抱钳44，钳臂45；所述钳臂45转动的套设在主柱Ⅱ43和副柱Ⅱ上，所述抱钳44与钳臂45铰接；

所述成品小车6包括托架Ⅰ61和驱动轮62，所述托架包括两部分，用于承载横置的坯料。

所述成品智能库房包括电子秤，自动喷码机和停车位，实现对成品的自动称重，喷码后运送至停车位；

所述自动发货站包括控制室，轨道和发货小车，所述发货小车通过轨道移动，控制室记录车号和发货时间，入出库台账。