[發(fā)明專利]一種電弧增材制造原位合金化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011489947.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN112605397A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏文逸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): B22F10/28
• 分類號(hào): B22F10/28;B22F10/31;B22F10/50;B23K9/167;B23K9/173;B23K9/235;B33Y10/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)亞泰專利商標(biāo)代理有限公司 21107
• 代理人: 史力伏

本發(fā)明公開了一種電弧增材制造原位合金化方法，包括以下步驟：A、對(duì)零件數(shù)模進(jìn)行分層切片，并劃分相應(yīng)成形軌跡，將程序代碼導(dǎo)入到相應(yīng)的成形運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中；B、選取合金粉末置于真空干燥箱內(nèi)烘干；C、對(duì)成形基板進(jìn)行打磨，利用丙酮清洗基板表面；D、采用焊機(jī)產(chǎn)生的電弧熱源對(duì)鋁合金絲材進(jìn)行熔化，在基板上形成一層沉積層；E、將合金化粉末均勻置于已成形層表面，隨后利用同樣裝載于成形運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軋輥對(duì)已預(yù)置粉末的成形層進(jìn)行輥壓，實(shí)現(xiàn)合金粉末的均勻地嵌入到已成形層表面；F、交替重復(fù)步驟D和步驟E，直至最后一層成形完成，使得預(yù)置的合金粉末在熔池對(duì)流的作用下均勻分布于整個(gè)成形件內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)電弧增材制造的原位合金化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地是涉及一種電弧增材制造原位合金化方法。

背景技術(shù)

電弧增材制造技術(shù)是指采用電弧作為熱源將焊絲熔化，在程序控制下利用逐層熔覆堆積的方式成形三維實(shí)體零件的方法。相比于激光及電子束等高能束作為熱源的增材制造技術(shù)，電弧增材制造具有成形效率高、設(shè)備及原材料成本低、材料利用率高等優(yōu)勢(shì)，可用于大尺寸復(fù)雜零件的成形制造。

然而，目前市售的絲材成分主要針對(duì)焊接工藝進(jìn)行配比，其對(duì)電弧增材工藝的適應(yīng)性較差，且絲材的種類受到限制。目前，電弧增材制造主要依賴于添加固定種類合金絲材。雖然，現(xiàn)有的雙絲送進(jìn)技術(shù)可以一定程度上對(duì)成形件的成分進(jìn)行調(diào)控，但成分的調(diào)控范圍有限，限制了其在電弧增材制造技術(shù)中的應(yīng)用。而原位合金化的方法可以實(shí)現(xiàn)電弧增材制造成形件的合金成分大范圍調(diào)控，更為靈活地添加不同的合金成分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成形零件的不同性能需求。

目前，實(shí)現(xiàn)電弧增材制造原位合金化方法的現(xiàn)有專利技術(shù)文件主要包括：公開號(hào)為CN110004398A的發(fā)明專利文件公開了一種交替熔絲送粉的電弧增材制造原位合金化裝置及方法，該發(fā)明專利通過氣體動(dòng)力噴涂合金化元素粉末與電弧增材制造的逐層交替進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)成形件的原位合金化，優(yōu)化電弧增材制造金屬構(gòu)件組織性能。另有，公開號(hào)為CN110629218A的發(fā)明專利文件公開了一種高熵合金細(xì)晶粒原位增材制造方法，該發(fā)明專利結(jié)合冷噴涂工藝與電弧增材工藝，采用與高熵合金焊絲匹配的高熵合金粉末，實(shí)現(xiàn)高熵合金電弧增材制造的原位合金化，實(shí)現(xiàn)高熵合金的組織與成分調(diào)控。但是，該工藝需要額外增加冷噴涂裝置，且冷噴涂只通過高速氣體射流沖擊沉積層表面，粉末顆粒無法有效嵌入到成形層表面，容易造成脫落，從而影響合金化元素向成形件內(nèi)準(zhǔn)確添加。

此外，采用絲粉同步送進(jìn)的裝置及方法也是實(shí)現(xiàn)電弧增材原位合金化的有效措施，其主要工藝包括絲粉同軸送進(jìn)及粉末旁軸送進(jìn)等方式。專利號(hào)為CN201910361072.1的發(fā)明專利公開了一種硼元素原位強(qiáng)化的梯度鈦合金MIG電弧增材制造方法，該專利通過絲材和粉末同步送進(jìn)的方式實(shí)現(xiàn)硼元素對(duì)鈦合金的原位合金化強(qiáng)化。公開號(hào)為CN108500266A的專利所公開的一種7000系鋁合金增材制造方法及系統(tǒng)，同樣同步粉末送進(jìn)工藝實(shí)現(xiàn)電弧增材制造的原位合金化。但絲粉同步送進(jìn)工藝中粉末送進(jìn)均需要?dú)饬髯鳛檩d體，合金粉末送進(jìn)的同時(shí)將會(huì)對(duì)電弧的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，從而影響整體成形工藝的穩(wěn)定性及成形件的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對(duì)上述問題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電弧增材制造原位合金化方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

本發(fā)明一種電弧增材制造原位合金化方法，其特征在于：包括以下步驟：

A、對(duì)零件數(shù)模進(jìn)行分層切片，并劃分相應(yīng)成形軌跡，將程序代碼導(dǎo)入到相應(yīng)的成形運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中；

B、選取合金粉末置于真空干燥箱內(nèi)烘干；

C、對(duì)成形基板進(jìn)行打磨，利用丙酮清洗基板表面；

D、采用焊機(jī)產(chǎn)生的電弧熱源對(duì)鋁合金絲材進(jìn)行熔化，在基板上形成一層沉積層；

E、將合金化粉末均勻置于已成形層表面，隨后利用同樣裝載于成形運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軋輥對(duì)已預(yù)置粉末的成形層進(jìn)行輥壓，實(shí)現(xiàn)合金粉末的均勻地嵌入到已成形層表面；