[發明專利]電弧增材復合攪拌摩擦焊加工方法及其路徑規劃方法

有效

• 申請號: 202010762338.6
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111805105B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 譚樂;高佳旺;陳波;安渝黔;向娜
• 申請（專利權）人: 貴州航天天馬機電科技有限公司
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K9/04;B23K20/12
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 宋妍麗

本發明提供了電弧增材復合攪拌摩擦焊加工路徑規劃方法，包括如下步驟：形成輪廓線；形成增材偏置輪廓；填充電弧成形層；形成摩擦焊輪廓；填充摩擦焊成形層：對摩擦焊掃描輪廓內實體部分進行填充得到摩擦焊掃描路徑。本發明還提供了電弧增材復合攪拌摩擦焊加工方法，包括如下步驟：電弧增材；攪拌摩擦焊。本發明以切片層輪廓信息為基準采用不同的偏置方式、不同的路徑間距、路徑方向，可有效減少零件的氣孔及應力應變；能夠制造大尺寸、結構復雜、成形質量高、力學性能高的金屬零件，能夠有效減少僅采用電弧增材制造成形金屬零件的后續處理工作。

技術領域

本發明涉及電弧增材復合攪拌摩擦焊加工方法及其路徑規劃方法。

背景技術

電弧增材制造技術是采用電弧作為熱源，焊絲作為填充材料，焊絲在電弧的作用下熔化成熔滴，在設定的路徑上沉積金屬零件。與其他金屬增材制造相比，電弧增材制造技術具有高效、低成本的優點，可以在短時間內、低成本的制造出金屬構件，且電弧增材制造技術可實現多工位同時制造，容易實現大尺寸合金框架件的快速增材制造，應用場合廣泛。然而，在電弧增材制造成形過程中，隨堆積層數的疊加，堆積零件熱積累嚴重，導致應力集中。同時在成形過程中，氣孔是容易出現的缺陷，它的存在降低了零件的致密性和耐腐蝕性，減小了有效承載面積，容易形成應力集中，降低構件的強度和硬度，使零件發生變形。

針對上述問題，目前研究者采用將電弧增材制造分別與超聲振動、傳統軋制工藝相結合來改善成形件的組織與性能。如專利 CN106735967A公開了一種超聲振動輔助電弧增材控形控性的方法。在電弧增材制造過程中對熔池同步施加非接觸式超聲波振動以破碎熔體中的枝狀晶粒、抑制晶粒長大、提高形核率從而起到細化晶粒的作用，同時超聲振動對熔池產生攪拌作用降低熔池溫度梯度、加快熔池中氣泡的溢出、促進成分均勻混合從而減少成形件內缺陷的產生。該工藝有效細化熔池內晶粒，減少溫度梯度、氣孔造成的缺陷，但該工藝成形零件組織未發生改變，在實際應用過程中尚需其他處理。專利2010101476322公開了一種電弧熔積與軋制工藝相結合的成形方法。在熔敷過程中，對半熔融區枝狀晶進行微型軋制破碎進而細化晶粒，提高零件的力學性能，但該工藝在減少殘余應力、氣孔等缺陷方面存在局限性。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了電弧增材復合攪拌摩擦焊加工路徑規劃方法。

本發明通過以下技術方案得以實現。

本發明提供的電弧增材復合攪拌摩擦焊加工路徑規劃方法，包括如下步驟：

形成輪廓線：對待加工零件三維模型切片得到的每一切片層，獲取輪廓信息形成封閉的輪廓線；

形成增材偏置輪廓：將輪廓線向內偏置距離d，形成電弧增材的掃描輪廓；

填充電弧成形層：對電弧增材的掃描輪廓內實體部分進行填充得到電弧增材掃描路徑；

形成摩擦焊輪廓：對符合攪拌摩擦條件的切片層，將對應輪廓線向外偏置距離0.3倍填充間距D，形成摩擦焊掃描輪廓；

填充摩擦焊成形層：對摩擦焊掃描輪廓內實體部分進行填充得到摩擦焊掃描路徑。

所述進行填充，是進行zigzag填充。

所述偏置距離d為，填充電弧成形層步驟中的填充間距， 6mmd12mm。

相鄰切片層之間的電弧增材掃描路徑方向垂直。

所述填充間距D為，填充摩擦焊成形層步驟中的填充間距，4mm ≤D≤10mm。

符合攪拌摩擦條件的切片層中，電弧增材掃描路徑和摩擦焊掃描路徑方向垂直。

本發明還提供了電弧增材復合攪拌摩擦焊加工方法，包括如下步驟：