[发明专利]一种采用MIG/MAG作为热源的双金属电弧增材制造方法

说明书

本发明公开了一种采用MIG/MAG作为热源的双金属电弧增材制造方法，该方法采用双丝MIG/MAG焊机作为热源，双金属焊丝中的焊丝A和焊丝B作为熔敷的填充材料，利用增材制造软件对待打印的工件进行建模，根据该工件的材料性能，确定每层增材层高，用电弧增材制造切片软件在Z方向上对零件数模按照确定层高进行分层切片，除顶层外每层切片的熔覆方式为：外壁采用焊丝A进行回字型直线熔覆，内层采用焊丝B进行直线填充熔覆；顶层切片的熔覆方式为：采用焊丝A进行直线填充熔覆。

技术领域

本发明涉及一种采用MIG/MAG作为热源的双金属电弧增材制造方法，属于定向能量沉积系统装备的技术领域。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。

增材制造技术常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

电弧增材制造技术(Wire Arc Additive Manufacture，WAAM)是一种利用逐层熔覆原理，采用熔化极惰性气体保护焊接(MIG)、钨极惰性气体保护焊接(TIG)以及等离子体焊接电源(PA)等焊机产生的电弧为热源，通过丝材的添加，在软件程序的控制下，根据三维数字模型由线-面-体逐渐成形出金属零件的先进数字化制造技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用MIG/MAG作为热源的双金属电弧增材制造方法，该方法能够打印出对零件外层的强度和硬度有要求的，但对产品内层的强度和硬度需求不那么高的零件，如矿山机械设备的零件：破碎机锤，中部槽刮板机的链轮等对零件表面有特殊性能要求的，因此可有效降低产品的制备成本。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种采用MIG/MAG作为热源的双金属电弧增材制造方法，该方法采用双丝MIG/MAG焊机作为热源，双金属焊丝中的焊丝A和焊丝B作为熔敷的填充材料，利用增材制造软件对待打印的工件进行建模，根据该工件的材料性能，确定每层增材层高，用电弧增材制造切片软件在Z方向上对零件数模按照确定层高进行分层切片，除顶层外每层切片的熔覆方式为：外壁采用焊丝A进行回字型直线熔覆，内层采用焊丝B进行直线填充熔覆；顶层切片的熔覆方式为：采用焊丝A进行直线填充熔覆。

其中，外壁的单道熔覆层宽度为8～12mm。

其中，内层的填充方式有：每段增材焊道呈回字型直线填充、每段增材焊道沿X轴方向进行直线填充、每段增材焊道沿Y轴方向进行直线填充或每段增材焊道呈折线形进行直线填充。

其中，该方法制得的零件左侧壁、右侧壁、前侧壁、后侧壁以及顶面均具有厚度为8～12mm，由焊丝A熔覆形成的外壁层；如果想要更厚的壁厚，可以多熔覆几道熔覆层。

其中，该方法采用平行切片规划路径的方式填充，除顶层外每层切片的单位面积为S，S＝X％焊丝A+(1-X％)％焊丝B。

其中，当内层的直线填充方式采用每段增材焊道呈折线形进行直线填充时，相邻层的内层的直线填充夹角为0～90°。

本发明方法中，金属丝材的选择根据原产品决定或者预期的组织性能要求，如强度、硬度，即原产品采用什么样的材质制成或者预期的组织性能要求，3D打印过程中选用的金属丝材的材质与原产品的材质成分基本相同或和符合预期的性能要求相同。

相比于现有技术，本发明技术方案具有的有益效果为：