[發(fā)明專利]一種基于多CMT系統(tǒng)的異種材料復(fù)合結(jié)構(gòu)增材制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910425101.6
• 申請日: 2019-05-21
• 公開（公告）號: CN110026650B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊濤;周曾明;劉俊峰;張航;孫凱;陳龍
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/095;B23K9/16;B33Y10/00
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51239
• 代理人: 吳桐

本發(fā)明公開了一種基于多CMT系統(tǒng)的異種材料復(fù)合結(jié)構(gòu)增材制造方法，該方法包括步驟：材料設(shè)計，確定焊絲；搭建多CMT系統(tǒng)；裝填焊絲；調(diào)節(jié)多CMT系統(tǒng)中的每個具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)的工作參數(shù)，使每個具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)在增材制造過程中的熔敷量保持一致；逐層分析，確定增材制造路徑；對多CMT系統(tǒng)離線編程，生成程序；啟動多CMT系統(tǒng)，在程序控制下，每個具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)協(xié)調(diào)運作，逐層增材制造，直至全部完成，得到復(fù)合結(jié)構(gòu)。該方法操作簡單靈活，適應(yīng)性強，受材料限制小，且通過材料協(xié)調(diào)及每個CMT子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運作，不但能夠?qū)崿F(xiàn)具有功能梯度的三維復(fù)合結(jié)構(gòu)的增材制造，同時能滿足工業(yè)生產(chǎn)的精度要求、功能要求和形狀要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及CMT焊接系統(tǒng)及異種金屬增材制造方法，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于多CMT系統(tǒng)的異種材料復(fù)合結(jié)構(gòu)增材制造方法。

背景技術(shù)

增材制造是一種逐層累積制造的方法，具有材料利用率高、生產(chǎn)周期短等優(yōu)勢，基于離散/堆積思想的金屬增材制造不受實際結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的裝卡和精度要求。采用金屬增材制造的方式，可以通過添加不同成分的合金焊絲來實現(xiàn)異種材料兩側(cè)的梯度式過渡，使得兩者之間的性能差異得到緩解。不同增材制造方法的成形精度和成形效率有著顯著的差別，以電弧為熱源的增材制造方法，在金屬熔敷效率上有著明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

冷金屬過渡焊接技術(shù)(CMT)是在短路過渡基礎(chǔ)上開發(fā)的，將送絲/回抽的機械運動同熔滴過渡過程相結(jié)合,整個熔滴過渡過程是高頻率的“熱—冷—熱”交替的過程，大幅度降低了熱輸入。焊絲的機械回抽運動幫助熔滴的脫落，此時焊接電源輸出的電流幾乎為零，可以避免普通短路過渡方式引起的飛濺。將CMT運用在增材堆積制造可以保證較高的熔敷率，同時還可以細(xì)化晶粒，保證熔敷質(zhì)量，改善焊接質(zhì)量。

不同材料和形狀的產(chǎn)品可以實現(xiàn)不同的功能。具有功能梯度的復(fù)合結(jié)構(gòu)在實際工業(yè)生產(chǎn)中是基于異種材料的思路，而目前3D打印制造依舊受材料的限制，因此，發(fā)明一種基于多CMT系統(tǒng)的異種材料復(fù)合結(jié)構(gòu)增材制造方法以完成復(fù)雜三維復(fù)合結(jié)構(gòu)的制造是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于多CMT系統(tǒng)的異種材料復(fù)合結(jié)構(gòu)增材制造方法，以完成復(fù)雜三維復(fù)合結(jié)構(gòu)的增材制造，該方法包括如下步驟：

S1：根據(jù)復(fù)合結(jié)構(gòu)所要實現(xiàn)的功能的差異進(jìn)行材料設(shè)計，確定對應(yīng)材質(zhì)的焊絲；

S2：搭建多CMT系統(tǒng)，所述多CMT系統(tǒng)包含兩個或兩個以上的具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)，所述具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)的具體數(shù)量與S1中所確定的對應(yīng)材質(zhì)的焊絲的種類數(shù)相同，且每個具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)中均包含一把CMT焊槍；

S3：對S2中所搭建的多CMT系統(tǒng)中的每個具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)的CMT焊槍分別裝填S1中所確定的對應(yīng)材質(zhì)的焊絲(即一把CMT焊槍裝填一種材質(zhì)的焊絲)；

S4：調(diào)節(jié)所搭建的多CMT系統(tǒng)中的每個具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)的工作參數(shù)，使所搭建的多CMT系統(tǒng)中的每個具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)在增材制造過程中的熔敷量保持一致；

S5：逐層分析復(fù)合結(jié)構(gòu)的分層切片，確定每一分層切片中功能不同的區(qū)域在增材制造過程中所要使用的CMT焊槍，進(jìn)一步確定每把CMT焊槍在功能不同的區(qū)域中的增材制造路徑；

S6：根據(jù)S5中所確定的增材制造路徑，對所搭建的多CMT系統(tǒng)進(jìn)行離線編程，生成程序；

S7：啟動所搭建的多CMT系統(tǒng)，在S6中生成的程序控制下，所搭建的多CMT系統(tǒng)中的每個具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)協(xié)調(diào)運作，逐層增材制造，直至全部完成，得到復(fù)合結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述S2中，所搭建的多CMT系統(tǒng)中的每個具備獨立焊接能力的CMT子系統(tǒng)均包含CMT焊機、機器人手臂、機器人控制箱、保護氣氣瓶。