[發(fā)明專利]一種基于熱質(zhì)控制的網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)電弧增材成形方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911303923.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN111037051B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何智;蘇江舟;韓維群;王志敏;王殿政;步賢政;陳宏偉;張鐵軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航星機(jī)器制造有限公司
• 主分類號(hào): B23K9/04
• 分類號(hào): B23K9/04;B23K9/095;B33Y10/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王衛(wèi)軍

本發(fā)明提供了一種基于熱質(zhì)控制的網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)電弧增材成形方法，包括以下步驟：奇數(shù)層時(shí)，網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)兩條邊設(shè)為A和B，邊B直接成形，邊A分成3段：搭接段a、b和交叉段c，搭接段a和b均采用步驟1確定的成形工藝參數(shù)，交叉段c送絲速度設(shè)為0；偶數(shù)層時(shí)，網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)兩條邊分別為A’和B’，A’直接成形，B’分成3段：搭接段d、e和交叉段f，搭接段d和e均采用步驟1確定的成形工藝參數(shù)，交叉段f送絲速度設(shè)為0，如此往復(fù)，完成交叉結(jié)構(gòu)的電弧增材成形。本發(fā)明提出的網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)電弧增材成形方法通過對(duì)熱質(zhì)輸入的精確控制有效地避免了直接搭接產(chǎn)生的交叉段隆起，確保整個(gè)增材過程順利進(jìn)行，且能保證交叉段連接良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造領(lǐng)域，涉及一種電弧增材成形方法，具體涉及一種基于熱質(zhì)控制的網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)電弧增材成形方法。

背景技術(shù)

增材制造技術(shù)基于離散－堆積原理，通過既定熱源對(duì)金屬材料的逐層熔化，沉積生長(zhǎng)，直接由三維模型近凈成形高性能結(jié)構(gòu)件，是未來結(jié)構(gòu)件先進(jìn)制造發(fā)展的重要方向。其中，電弧增材是采用電弧熱為熱源、絲材為原材料的一種增材制造技術(shù)。與其他金屬增材制造技術(shù)相比較，電弧增材整套系統(tǒng)的成本是激光增材的激光器成本的幾分之一甚至十幾分之一，電弧增材制造的設(shè)備成本更低；可達(dá)每小時(shí)幾公斤的沉積速度，沉積效率高；電-電弧轉(zhuǎn)換率85％以上，而電-光轉(zhuǎn)換率最多也只有25％左右，運(yùn)行成本低。

然而，電弧增材不同于以激光、電子束為熱源的增材制造技術(shù)，電弧增材單層的厚度可達(dá)毫米量級(jí)。采用電弧增材，網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)交叉段采用直接搭接的方式將造成交叉段隆起嚴(yán)重，交叉段高度將逐漸高于其他部位，最終導(dǎo)致成形過程難以繼續(xù)進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，提供了一種基于熱質(zhì)控制的網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)電弧增材成形方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中直接搭接造成交叉段隆起的不足，通過對(duì)送絲量和熱輸入的精確控制，改善了交叉段的成形表面質(zhì)量，同時(shí)保證了交叉段的連接性能，最終完成網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)的快速優(yōu)質(zhì)研制生產(chǎn)，從而完成本發(fā)明。

本發(fā)明的目的在于提供以下技術(shù)方案：

一種基于熱質(zhì)控制的網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)電弧增材成形方法，該電弧增材成形方法包括以下步驟；

步驟1，對(duì)結(jié)構(gòu)件的三維模型進(jìn)行讀取和解析，根據(jù)最終尺寸要求確定成形工藝參數(shù)、以及實(shí)際成形的單道焊縫寬度；

步驟2，奇數(shù)層時(shí)，網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)兩條邊設(shè)為A和B，邊B直接成形，邊A分成3段：搭接段a、b和交叉段c，搭接段a和b均采用步驟1確定的成形工藝參數(shù)，交叉段c送絲速度設(shè)為0；

步驟3，偶數(shù)層時(shí)，網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)兩條邊分別為A’和B’，邊A’與奇數(shù)層的邊A共線，在邊A上成形，邊B’與奇數(shù)層的邊B共線，在邊B上成形；成形時(shí)，A’直接成形，B’分成3段：搭接段d、e和交叉段f，搭接段d和e均采用步驟1確定的成形工藝參數(shù)，交叉段f送絲速度設(shè)為0，如此往復(fù)，完成交叉結(jié)構(gòu)的電弧增材成形。

進(jìn)一步地，在奇數(shù)層，兩條焊道搭接長(zhǎng)度為(1/4-1/3)W₁，其中W₁為直接成形邊B對(duì)應(yīng)的單道焊縫寬度；

在偶數(shù)層，兩條焊道搭接長(zhǎng)度為(1/4-1/3)W₂，其中W₂為直接成形邊A’對(duì)應(yīng)的單道焊縫寬度。

本發(fā)明提供的本發(fā)明提供了一種基于熱質(zhì)控制的網(wǎng)格交叉結(jié)構(gòu)電弧增材成形方法，帶來了有益的技術(shù)效果：

采用基于熱質(zhì)控制的電弧增材成形技術(shù)手段，對(duì)熱輸入和送絲量進(jìn)行精確控制，從而精確控制成形精度和內(nèi)部組織大小和分布情況，能達(dá)到改善成形件的成形表面質(zhì)量、成形精度和提升構(gòu)件整體性能尤其是交叉段連接性能的目的。

附圖說明

圖1示出本發(fā)明所述的網(wǎng)格交叉電弧增材成形路徑示意圖；