[發明專利]一種Al-Cu合金的絲材電弧增材制造方法

有效

• 申請號: 201910079364.6
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109807563B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 何長樹;韋景勛;趙炎;李穎;田妮;秦高梧
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

1.一種Al-Cu合金的絲材電弧增材制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、利用三維繪圖軟件繪制零件模型，采用切片軟件對零件模型進行分層切片處理，得到分層切片數據，利用仿真軟件對分層切片數據進行仿真模擬，生成機器人控制代碼，將機器人控制代碼導入焊接機器人，利用焊接機器人，在事先準備好的基板上進行Al-Cu合金絲材電弧增材成形，共沉積2～4層，形成多層沉積金屬，并在成形過程中利用冷卻輥壓裝置對多層沉積金屬側壁施加冷卻輥壓，降低沉積過程對前層金屬的熱影響，冷卻輥壓過程中冷卻水的溫度為5～25℃，冷卻水的流量為500～2000L/h，多層沉積金屬受到的輥壓應力為50～250MPa；

步驟2、對多層沉積金屬的側面和頂面進行銑削加工；

步驟3、利用攪拌摩擦加工設備對銑削后的多層沉積金屬進行攪拌摩擦加工，并在攪拌摩擦加工過程中利用冷卻輥壓裝置對多層沉積金屬側壁施加冷卻輥壓，利用冷卻輥壓裝置與攪拌摩擦加工設備的攪拌頭軸肩形成局部型腔，冷卻輥壓過程中冷卻水的溫度為5～25℃，冷卻水的流量為500～2000L/h，多層沉積金屬受到的輥壓應力為50～500MPa；所述攪拌摩擦加工設備的攪拌頭的軸針長度大于銑削加工后多層沉積金屬的高度，攪拌頭的軸肩直徑略小于銑削加工后多層沉積金屬的寬度；

步驟4、對多層沉積金屬上表面進行精銑，使加工表面平整，以備下一步的電弧增材成形；

步驟5、循環重復執行以上步驟，直至多層沉積金屬達到預設的形狀和尺寸，得到增材體；

所述冷卻輥壓裝置包括滾柱、導熱柱體和導熱外圈，導熱外圈轉動裝配在導熱柱體的外壁上，導熱柱體開設有內腔，導熱柱體上表面設置有與內腔連通的冷卻水進口，導熱柱體下表面設置有與內腔連通的冷卻水出口，滾柱垂直固定裝配在導熱柱體上表面的中心，且滾柱與焊接機器人的焊槍或攪拌摩擦加工設備的攪拌頭同步動作。

2.根據權利要求1所述的一種Al-Cu合金的絲材電弧增材制造方法，其特征在于，所述步驟1中電弧增材成形的多層沉積金屬的寬度為7～50mm。

3.根據權利要求1所述的一種Al-Cu合金的絲材電弧增材制造方法，其特征在于，步驟1中所述的多層沉積金屬由單道多層沉積或者多道多層沉積獲得。

4.根據權利要求1所述的一種Al-Cu合金的絲材電弧增材制造方法，其特征在于，步驟1中電弧增材成形過程中使用的焊接電流為60～300A，焊接電壓為19～24.4V，焊絲擺動振幅為1.9～4.1mm，焊絲擺動速度為700～1600mm/min，成形速度為160～400mm/min，每層焊槍提升高度為0.8～2.2mm。

5.根據權利要求1所述的一種Al-Cu合金的絲材電弧增材制造方法，其特征在于，步驟2中多層沉積金屬側面的銑削量為0.1～0.5mm，頂面的銑削量為0.3～2mm。

6.根據權利要求2所述的一種Al-Cu合金的絲材電弧增材制造方法，其特征在于，攪拌摩擦加工設備所采用的攪拌頭軸肩直徑為6～46mm，攪拌針長度為2～5mm，攪拌頭轉速為400～2000r/min，行進速度為80～450mm/min，攪拌頭傾角為1.5～3°。

7.根據權利要求1所述的一種Al-Cu合金的絲材電弧增材制造方法，其特征在于，步驟1中所述Al-Cu合金絲材中Cu含量質量分數為1.8％～7.0％。