[發明專利]刷或涂漿方式的第三相增強金屬基復合材料增材制造設備及方法

有效

• 申請號: 202011156819.9
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112338380B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 周祥曼;羅彬;傅子川;田啟華;杜義賢;付君健
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: B05C1/06
• 分類號: B05C1/06;B05C1/08;B23K31/02;B23K37/00;B33Y30/00;B33Y40/10
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 李登橋

本發明提供了刷或涂漿方式的第三相增強金屬基復合材料增材制造設備及方法，它包括用于輸送焊絲的送絲機構，所述送絲機構與焊槍相配合，并實現堆焊；所述焊槍上部外側壁上固定有伸縮桿，所述伸縮桿上固定安裝有用于盛放第三相增強體材料和溶液的容器，所述容器的內部設置有用于對溶液進行混合攪拌的攪拌機構，所述容器的底端設置有輸送管，所述輸送管上安裝有開關，所述輸送管的末端設置有用于涂覆第三相增強體材料和溶液的刷子或者滾輪。以刷或者涂漿的方式結合增材制造技術實現第三相材料的復合和零件的制造，具有材料利用率高，送料位置精確等優點。

技術領域

本發明涉及第三相增強金屬基復合材料和增材制造領域，以刷或者涂漿的方式結合增材制造技術實現第三相材料的復合和零件的制造及方法。

背景技術

增材制造技術實現第三相增強金屬基復合材料或零件的方法，相比于傳統方法具有工藝簡單、效率高、環保等優點。第三相增強金屬基材料相比于金屬基本身，不僅可以獲得基體金屬或合金具備的良好的導熱、導電性能，抗沖擊、抗疲勞性能和斷裂性能，還可以具有高強度、高剛度，出色的耐磨性能和更低的熱膨脹系數等優異的性能。常用的增強金屬基復合材料的傳統制備方法有粉末冶金復合法、鑄造凝固成型法、噴射成形法等。

傳統基于增材方法制備第三相增強金屬基復合材的方法中多采用以氣體為載體來送粉，逐層堆積形成零件，這容易使非金屬粉末產生飛濺，鋪粉不均勻，且非金屬粉末利用率低、送粉量難以精確控制等問題，有時會嚴重影響復合材料或零件的性能。

發明內容

本發明的目的是克服現有方法之中存在的問題，提供一種刷或涂漿方式的第三相增強金屬基復合材料增材制造設備及方法，以刷或者涂漿的方式結合增材制造技術實現第三相材料的復合和零件的制造，具有材料利用率高，送料位置精確等優點，同時該漿料還可以根據金屬基體材料和第三相材料的特性，添加改性劑，增加第三相材料和金屬基體材料之間的潤濕性，使得兩者之間更容易結合，該方法可以應用于機械制造及機械零件的修復以及航空航天、汽車、生物醫療等領域。

為了實現上述的技術特征，本發明的目的是這樣實現的：刷或涂漿方式的第三相增強金屬基復合材料增材制造設備，它包括用于輸送焊絲的送絲機構，所述送絲機構與焊槍相配合，并實現堆焊；所述焊槍上部外側壁上固定有伸縮桿，所述伸縮桿上固定安裝有用于盛放第三相增強體材料和溶液的容器，所述容器的內部設置有用于對溶液進行混合攪拌的攪拌機構，所述容器的底端設置有輸送管，所述輸送管上安裝有開關，所述輸送管的末端設置有用于涂覆第三相增強體材料和溶液的刷子或者滾輪。

采用所述刷或涂漿方式的第三相增強金屬基復合材料增材制造設備進行增材制造的方法，它包括以下步驟：

步驟一：堆焊前材料準備；

步驟二：焊接參數選擇及其它設備的準備；

步驟三：建模和機器人編程；

步驟四：堆焊成形；

步驟五：成形零件處理。

所述步驟一的具體操作為，堆焊前對金屬基板進行預處理，去除表面油污和氧化皮，使其滿足堆焊的條件，并根據目標復合材料的不同，選擇第三相增強體材料，并對其進行初處理；選擇與第三相增強體材料不發生化學反應的，易揮發的溶液，將第三相增強體材料按比例加入溶液中，攪拌均勻；通過調整溶液中第三相增強體材料的含量和流量來調整涂刷在金屬基板上第三相增強體材料的含量。

對第三相增強體材料進行初處理的方法為，對需要添加的第三相增強體材料進行研磨處理，并保證所研磨之后的粉末粗細均勻保持一致。

所述步驟二的具體操作為，選定堆焊形式，根據金屬基板材料、第三相增強體材料和目標復合材料的特性設置焊機焊接參數；固定金屬基板，將焊槍、送絲機構、容器及刷子或者滾輪安裝在機器人手臂上，容器和焊槍采用伸縮桿連接在一起，以調整兩者之間的距離。