[發明專利]GMAW增材制造同向式成形方式成形形貌控制方法

有效

• 申請號: 201610399000.2
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN105880808B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 熊俊;尹紫秋;雷洋洋;陳輝
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/04
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 敖歡,葛啟函

1.一種GMAW增材制造同向式成形方式成形形貌控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：采用PLC控制器完成GMAW增材制造過程起弧與熄弧動作I/O控制、成形電流及成形電壓的電信號D/A給定控制，使起弧端的成形速度和成形電壓是平穩端的1.2-1.5倍，熄弧端的成形速度、成形電流、成形電壓是平穩端的0.7-0.95倍，起弧端成形長度設定為8-15mm，熄弧端成形長度設定為8-16mm；

步驟二：成形開始前，通過PLC人機控制界面完成成形速度、成形電流和成形電壓在平穩端的初始設定，在起弧端成形長度內使成形速度和成形電壓在到達平穩端時逐漸減小到平穩端的成形速度和成形電壓值；

步驟三：當成形過程接近熄弧端時，在熄弧端長度內逐漸減小成形電流、成形速度、成形電壓；成形方式結束后，PLC斷開控制信號使成形速度為零，電弧繼續持續20-1000ms后熄滅；

步驟四：將GMAW焊槍升高一個層高，通過PLC控制器控制焊槍回到成形起弧端處；層間等待1-5min，使成形件上表面溫度冷卻到20-300℃；

步驟五：繼續重復步驟二、步驟三和步驟四，完成剩余層的成形，直到整個結構件成形尺寸符合要求為止。

2.根據權利要求1所述的GMAW增材制造同向式成形方式成形形貌控制方法，其特征在于：成形參數在起弧端長度和熄弧端長度內的變化增量是通過以下方式實現的：

(1)設定成形過程中成形電壓在起弧端初始值U₁，穩定端成形電壓U，熄弧端成形電壓末端值U₂；成形速度在起弧端初始值V₁，穩定端成形速度V，熄弧端成形速度末端值V₂；成形電流穩定端I，熄弧端成形電流末端值I₂；起弧端長度L₁，熄弧端長度L₂，計算機采樣周期P；

(2)根據下式求得成形電壓、成形速度及成形電流的采樣周期變化值：

ΔU_起＝|U-U₁|(V₁+V)P/(2L₁)

ΔU_熄＝|U-U₂|(V₂+V)P/(2L₂)

ΔV_起＝|V-V₁|(V₁+V)P/(2L₁)

ΔV_熄＝|V-V₂|(V₂+V)P/(2L₂)

ΔI_熄＝|I-I₂|(V₂+V)P/(2L₂)

其中：ΔU_起為起弧端成形電壓在采樣周期內的變化量，ΔU_熄為熄弧端成形電壓在采樣周期內的變化量，ΔV_起為起弧端成形速度在采樣周期內的變化量，ΔV_熄為熄弧端成形速度在采樣周期內的變化量，ΔI_熄為熄弧端成形電流在采樣周期內的變化量。

3.根據權利要求1所述的GMAW增材制造同向式成形方式成形形貌控制方法，其特征在于：所述的平穩端成形電流為120-186A，成形速度4.2-7.3mm/s。

4.根據權利要求1所述的GMAW增材制造同向式成形方式成形形貌控制方法，其特征在于：起弧端成形速度的初始設定值是平穩端的1.2-1.5倍，成形電壓的初始設定值是平穩端的1.2-1.4倍。

5.根據權利要求1所述的GMAW增材制造同向式成形方式成形形貌控制方法，其特征在于：起弧端成形長度設定為10-13mm，熄弧端成形長度設定為9-13mm。

6.根據權利要求1所述的GMAW增材制造同向式成形方式成形形貌控制方法，其特征在于：熄弧端末尾處成形速度和成形電流是平穩端的0.7-0.9倍，熄弧端末尾處成形電壓是平穩端的0.7-0.95倍。

7.根據權利要求1所述的GMAW增材制造同向式成形方式成形形貌控制方法，其特征在于：每一層成形完成后，成形速度設定為零，電弧繼續持續時間為150-545ms。