[發明專利]一種雙絲電弧增材制造梯度高熵合金設備及高熵合金的制造方法

在審

• 申請號: 202110064193.7
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112894076A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 陳希章;沈晴凱;孔向東;姚旭凱;姚秀聰
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/16;B23K9/235;B23K9/32;B33Y10/00;B33Y40/00;B33Y50/00
• 代理公司: 溫州聯贏知識產權代理事務所(普通合伙) 33361
• 代理人: 慈程麟

本發明涉及一種雙絲電弧增材制造梯度高熵合金設備及高熵合金的制造方法，其特征在于：包括設備本體、工作臺、送絲機構、角磨機構、焊接機構以及保護氣系統，其雙絲為組合絞絲和實心焊絲，所述的組合絞絲為若干單根不同材質的實心絲螺旋絞合組成，其采用了電弧為熱源，融化焊絲來進行增材，可通過改變兩種絞絲的成分以及相互之間的送絲速度來調整制備出的梯度材料零件的成分；本發明突破了通過融化金屬粉末來進行高熵合金梯度材料的增材制造，通過采用絲材搭配進行不同高熵合金梯度材料的增材制造，優點在于原料成本低，增材效率高，原料利用率高，可制造大尺寸梯度高熵合金零件。

技術領域

本發明高熵合金及增材制造技術領域，特別涉及一種雙絲電弧增材制造梯度高熵合金設備，及涉及到一種雙絲電弧增材制造梯度高熵合金的制造方法。

背景技術

金屬材料高熵合金又稱多主元合金，一般是由五種或五種以上等摩爾或者近似等摩爾的元素組成的合金，并且每種元素的摩爾量都在5％～35％之間。雖然高尚合金擁有較多種類的元素，但是并沒有形成吉布斯相率所預測的復雜的金屬間化合物，而是形成了簡單固溶體。其與傳統合金相比，高熵合金具有高強度、高硬度，并且具有良好的耐高溫性能和耐腐蝕性。高熵合金在艦船、渦輪葉片、高溫爐及熱交換器等耐高溫耐磨材料方面成為備受關注的材料之一，并且在航天航空和核工業也具有較大潛力。

纜式焊絲作為一種新型焊絲，由多股細絲旋轉絞合而成。最常用的纜式焊絲由7根細絲組成，1根中間絲和6根外圍絲。纜式焊絲由于其特殊的形狀，可以降低絲材的剛度，便于纏繞和使用，在焊接過程中擁有高效的焊接效率，而且在焊接過程中焊絲的旋轉使電弧發生旋轉，使得纜式焊絲擁有較好的焊接質量。

高熵合金梯度材料由于不同區域擁有不用的機械性能，使其同時滿足強度和韌性。增材制造領域打印高熵合金梯度材料的早就已經出現，但是普遍使用的是粉末燒結和粉末熔覆。由于使用粉末進行增材制造設備及原材料成本高，且打印部件尺寸受到限制，增材效率低下等原因并沒有在在工業中廣泛應用。

發明內容

為了解決上述存在的問題和不足，本發明提供一種雙絲電弧增材制造梯度高熵合金設備及高熵合金的制造方法，能使打印高熵合金梯度材料的成本更低，生產效率更高，而且可以打印大型高熵合金梯度材料的零部件。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：一種雙絲電弧增材制造梯度高熵合金的設備，其特征在于：包括設備本體、工作臺、送絲機構、角磨機構、焊接機構以及保護氣系統；

所述工作臺固定于設備本體上，且所述的工作臺上設置有夾具，用于在使用過程中固定基板保證制作過程中高熵合金基板的穩定；

所述送絲機構包括若干焊絲的輸送組件，所述輸送組件的末端正對焊接機構設置，且其可相對工作臺活動設置，其用于通過內置程序控制絞絲勻速接觸焊槍制造高熵合金；

所述焊接機構包括主焊槍和控制主焊槍移動的驅動單元模塊以及控制主焊槍電流輸出的控制電路模塊，所述焊接機構用于通過內置程序控制以電弧為熱源對絞絲進行加熱進行電弧增材制造；

所述角磨機構包括角磨機和驅動單元，用于焊接過程中對工件層與層之間進行打磨去除氧化層；

所述保護氣系統包括儲氣罐和噴氣模塊，所述儲氣罐用于存儲惰性混合氣體，所述噴氣模塊用于根據程序設定勻速的朝焊接處噴射保護氣以及對焊接高溫部位進行快速降溫冷卻。

通過上述方案設置，相對于現有的高熵合金制作設備，本設備可由操作人員現場進行控制，通過對設備各部件的單獨控制，尤其是其送絲機構的控制，控制其各夾頭上焊絲的進給速度和進給與否即可控制成品高熵合金的材質和成分。

還包括有一種基于上述設備制作高熵合金的方法，所述絞絲包括組合絞絲和實心焊絲，所述的組合絞絲為若干單根不同材質的實心絲螺旋絞合組成，所述的主焊槍采用電弧為熱源進行電弧增材制造。