[发明专利]基于预置金属粉末的微束电弧选择性熔凝增材制造方法

权利要求书

1.一种基于预置金属粉末的微束电弧选择性熔凝增材制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：根据要加工零件的数字化模型，确定分层及各层所要加工的截面形状，在成型台面上均匀平铺一层金属粉末；

步骤二：对平铺的粉末层预热；

步骤三：在粉末层上方垂直设置工具电极，将工具电极跟直流电源的一极相连，将粉末层与直流电源的另一极相连，调整工具电极与粉末层上表面之间的间隙，所述间隙在设定电压作用下能够被击穿产生稳定的微束电弧；

步骤四：工具电极根据当前粉末层对应的截面形状对其进行扫描，在被工具电极扫描的区域，粉末层被微束电弧加热，粉末层受热熔化后凝固粘接，且与所述截面形状相同，完成该层的熔凝成型，在所述粉末层上表面平铺下一层粉末，然后转入步骤二，直至完成所有层的熔凝成型，结束。

2.根据权利要求1所述的基于预置金属粉末的微束电弧选择性熔凝增材制造方法，其特征在于，所述微束电弧的直流电压范围为150V至数百V,所述微束电弧的电流在数安培以内，所述微束电弧的直径通过放电电流和放电间隙实现数十微米-数百微米级范围内的控制调节。

3.根据权利要求1所述的基于预置金属粉末的微束电弧选择性熔凝增材制造方法，其特征在于，所述步骤四中，当前粉末层熔凝粘接的同时，与已熔凝成型的前一层凝固连结在一起。

4.根据权利要求1所述的基于预置金属粉末的微束电弧选择性熔凝增材制造方法，其特征在于，所述步骤四中，通过设置直流电源电压、放电极性、电弧电流、放电间隙、工具电极相对粉末层表面的扫描速度，获得最佳的成型质量和速度。

5.根据权利要求1所述的基于预置金属粉末的微束电弧选择性熔凝增材制造方法，其特征在于，所述金属粉末为一种金属的粉末、多种金属的粉末的混合或者金属粉末与粘结剂的混合。

6.根据权利要求1所述的基于预置金属粉末的微束电弧选择性熔凝增材制造方法，其特征在于，所述方法基于一种增材制造装置实现，该装置包括密封室、XY轴扫描运动机构、Z轴伺服进给机构、工具电极、铺粉压辊、送料腔、成型腔、收集腔、直流电源和限流电阻；

所述密封室的底部依次设置有送料腔、成型腔和收集腔，所述送料腔、成型腔和收集腔的底部分别设置有升降机构，铺粉压辊设置在密封室内，铺粉压辊将送料腔内的金属粉末推入成型腔内，铺成一层，并对该层粉末有预热作用，同时铺粉压辊将多余的金属粉末推入收集腔内；

工具电极、XY轴扫描运动机构和Z轴伺服进给机构设置在密封室内；工具电极位于成型腔的上方；

XY轴扫描运动机构，用于控制工具电极在X轴、Y轴方向运动，实现对粉末层的扫描；

Z轴伺服进给机构，用于调整工具电极与粉末层上表面的间隙；

直流电源与限流电阻串联为工具电极和粉末之间提供设定电压；

密封室的底部侧面设有保护气进气口，密封室的顶部侧面设有保护气出气口，密封室内通保护气，避免金属材料在成型过程中被氧化。