[發(fā)明專利]一種金屬結(jié)構(gòu)多層多道復(fù)合電弧增材制造方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011623517.8
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112846445B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董巍;湯洪淝;程遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 南京英尼格瑪工業(yè)自動化技術(shù)有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B33Y30/00;B33Y10/00
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32360
• 代理人: 張磊

1.一種金屬結(jié)構(gòu)多層多道復(fù)合電弧增材制造方法，其特征是包括以下步驟：

步驟1、選擇成形特定金屬結(jié)構(gòu)件所需要的焊絲和基板，確定工藝參數(shù)；

步驟1-1、確定成形特定金屬結(jié)構(gòu)件所需要的工藝參數(shù)，包括焊接程序、送絲速度、打印速度、切片層高、保護氣種類與流量，各參數(shù)之間關(guān)系如下：

式中，V表示焊接速度，F表示焊縫截面積，v表示送絲速度，f表示焊絲截面積；

步驟1-2、將工件單道焊縫截面輪廓擬合成余弦函數(shù)模型，此時滿足如下關(guān)系式：

其中：

則單道焊縫截面積預(yù)測值A為：

式中，W表示焊縫寬度，H表示焊縫高度；

步驟1-3、根據(jù)步驟1-1和步驟1-2的兩式得到送絲速度與焊縫寬度與焊縫高度之間的關(guān)系式：

式中，V表示焊接速度，W表示焊縫寬度，H表示焊縫高度，f表示焊絲截面積；

步驟1-4、根據(jù)多層多道電弧增材路徑，設(shè)計單層多道焊縫搭接模型，相鄰焊縫搭接時，搭接處表面收縮形成曲面，S₁和S₂分別為焊縫搭接重熔部分面積和補充至搭接處凹陷區(qū)域的重熔部分面積，在理想搭接狀態(tài)下，S₁=S₂；

其中，；

式中，各符號含義同上；

因此，得到相鄰焊縫中心距為：

式中，L表示相鄰焊縫中心間距，W表示焊縫寬度；

步驟1-5、根據(jù)多層多道電弧增材制造路徑，設(shè)計多層單道焊縫搭接模型，在堆積過程中，重熔區(qū)金屬向兩側(cè)流淌，理想狀態(tài)下，層間截面重熔區(qū)面積與兩側(cè)堆積面積相等，即：

因此：;

得到層高

式中，h表示層高，H表示焊縫高度；

步驟1-6、根據(jù)步驟1-3、步驟1-4和步驟1-5的式得到送絲速度與層高和填充間距之間的關(guān)系式:

式中，V表示焊接速度，L表示填充間距，H表示層高，f表示焊絲截面積；

步驟1-7、通過送絲速度讀出電流和電壓值，進而計算該送絲速度下每消耗1mm焊絲的熱輸入量：

式中，U表示電弧電壓、I表示焊接電流，V表示焊接速度，k表示相對熱傳導(dǎo)率；

步驟1-8、將打磨平整的基板用無水乙醇或丙酮擦拭干凈后通過固定夾具固定在工作臺上，保證其水平；

步驟2、生成外壁+短直線填充+分層變向填充的多層多道電弧增材路徑；

步驟3、焊槍在機器人驅(qū)動下按生成的多層多道電弧增材路徑運動。