[發明專利]一種不同厚度的厚壁鋁合金結構件的電弧增材制造工藝

在審

• 申請號: 201910831523.3
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110625219A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 張培磊;張培;魏杏茹;談杰;賈志遠
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/235;B23K9/16;B23K9/32;B23K37/04;B33Y30/00
• 代理公司: 31227 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司
• 代理人: 周一新

本發明公開了一種厚壁鋁合金結構件的電弧增材制造工藝，包括步驟：將焊接母材基板表面經磨砂處理、丙酮清洗去除表面氧化膜和油污，烘干上述基板和焊絲，通過Robotstudio軟件在線編程規劃增材制造過程中電弧擺動軌跡，在所述基板左右對稱留余量后用夾具固定裝夾，設置焊接工藝參數，在保護氣體氛圍中運行機器人，使其按照上述電弧擺動軌跡運行，得到不同壁厚的鋁合金結構件。上述工藝有效避免傳統減材制造的資源浪費，簡化制造工序，相較無擺動的加工過程更簡單、快捷，提高生產效率，節約生產成本。

技術領域

本發明屬于金屬加工技術領域，具體涉及一種鋁合金電弧增材制造工藝，適用于制造不同尺寸的鋁合金厚壁結構件。

背景技術

鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中已大量應用，為了解決零件輕量化的問題，實現高效率和低成本的生產制造，電弧增材制造作為一種新型的生產方式用于制造鋁合金零件也越發重要。

隨著航空航天的發展，飛行器的輕量化成為航空航天所追求的目標，鋁合金由于較高的強度及較小的密度，成為航空航天行業制造飛行器的首選，因此鋁合金電弧增材制造復雜零件越來越重要。在實際生產過程中，面對一些復雜厚壁鋁合金結構件經常會遇到制造成本高，生產效率低的問題，同時由于厚壁零件的生產難度較大，普通的單道增材難以達到需要的厚度標準，多層多道焊增材的焊接缺陷較多，力學性能難以達標，因此，急需要一種適合快速生產性能良好的厚壁鋁合金結構件的方法。

發明內容

為克服現有技術的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種厚壁鋁合金結構件的電弧增材制造工藝，采用CMT電弧模式控制熱輸入實現成形良好，適用于不同厚度的厚壁鋁合金零件快速制造，有效地提高生產效率。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

一種厚壁鋁合金結構件的電弧增材制造工藝，包括步驟：

(1)將焊接母材基板表面經磨砂處理、丙酮清洗去除表面氧化膜和油污，烘干上述基板和焊絲；其中：

所述焊接母材為6061鋁合金，按照重量百分含量計，包括Mg≤0.05％、Fe≤0.8％、Cu≤0.3％、Mn≤0.05％、Si 4.5％～6.0％、Zn≤0.1％、Ti≤0.2％、雜質≤0.05％，余量為Al；所述焊絲為直徑為1.2mm的2319鋁銅焊絲，按照質量百分含量計，包括：Cu 6.8％、Mn0.4％、Zn 0.25％、Ti 0.15％、Zr 0.18％、V 0.10％、Si≤0.2％、Fe≤0.3％，余量為Al；

所述保護氣體為氬氣(Ar)，純度為99.99％；

(2)通過Robotstudio軟件在線編程規劃增材制造過程中電弧擺動軌跡，在所述基板左右對稱留余量，且以面接觸式夾具固定間隙，設置焊接工藝參數，將步驟(1)中所述基板裝夾，在保護氣體氛圍中運行機器人，使其按照上述電弧擺動軌跡運行，得到不同壁厚的鋁合金結構件；其中，

所述焊接工藝參數包括：送絲速度為5.8～8.0m/min，弧長修正范圍為0～～5％，氣流量為20～25L/min，沉積電流為130～140A，沉積電壓為15～17V，干伸長為8～15mm，焊槍角度為90°；

所述機器人擺動參數包括：擺動形式為之字形波、矩形波或三角形波擺動，擺動類型為腕擺動或快速擺動，擺動長度為2～5mm，擺動寬度為6～20mm，電弧兩側停留長度為0.1～1.2mm，電弧在增材零件中部停留長度為0.1～1.2mm；

所述鋁合金結構件的壁厚變化范圍為6～20mm。

在某一實施方案中，增材第一道時設置送絲速度為8m/min，通過大的熱輸入來預熱基板，并使熔敷金屬更好地鋪展，加大基層的熔覆量，然后再調整送絲速度為5.8～7.5m/min，優選送絲速度為5.8～7.2m/min。