[发明专利]异种金属结构件低热输入多丝电弧增材制造方法及装置

说明书

本发明提供一种异种金属结构件低热输入多丝电弧增材制造方法及装置，步骤如下：将GTA电源的负极与钨极夹连接，电源的正极通过并联方式分为多个回路，每个回路中金属丝送丝方向围合成圆锥，电弧建立在钨极与金属丝之间；根据规划层片上的成形路径及填充的金属材质，闭合对应金属丝材所在回路的IGBT开关，并断开其余回路上的IGBT开关，开启需要填充金属丝材的送丝系统，不同金属丝材的填充可通过切换回路间的开关实现；重复以上步骤，直到成形的异种金属构件达到设定尺寸和异种金属填充区域要求为止，本发明可灵活地实现多种材质的异种金属结构件的成形，同时有效减小异种材质结构界面间金属化合物的厚度，提高异种结构件的力学性能。

技术领域

本发明属于电弧填丝增材制造技术领域，具体涉及一种异种金属结构件低热输入多丝电弧增材制造方法。

背景技术

电弧填丝增材制造是以电弧作为热源，金属丝材为填充材料，依据设定路径逐层堆积形成全焊缝金属构件制造方法。该技术设备成本低，丝材堆积效率高，因此适合于中复杂度的大型金属构件的直接制造。目前国内外相关研究主要集中在高强钢、不锈钢、钛合金、铝合金、镍基高温合金的制造上。从目前现有文献来看，这类单一材质合金的电弧填丝增材制造技术已相对较为成熟。

随着工业及国防科技应用领域对多材质异种结构金属件的制造要求日益苛刻，如何采用电弧增材制造技术制造这种异种材质的金属结构件逐渐成为研究热点。异种金属结构件在不同层或同层内的不同区域上呈现不同的金属材质结构。通常，以电弧作为热源的增材制造技术是以大热输入作为代价来提高成形效率的，特别是对于异种结构金属件的制造，在不同层上需要填充不同的金属材质，如果热输入过大，则不可避免在界面层产生较厚的硬脆金属间化合物，致使异种金属构件力学性能差。因此，有必要提出一种热输入相对较低的电弧增材制造技术能够实现多材质异种金属结构件的制造，并提高其界面结合强度。

目前焊接领域常见的熔化极气体保护双丝焊可以实现异种金属构件的增材制造，但是同样存在热输入大的问题，且只能实现两种异种材质结构件的制造。经过检索发现中国专利申请号201711384045.3名为“双金属复合材料电弧增材制造装置及其制造方法”提供了一种双金属结构件的增材制造方法，但该方法主要用于同一层内不同道之间的两种材料结构件制造，而且同样存在电弧热输入过大的问题。

中国专利申请号为201811404193.1名为“一种5083铝合金/TC4钛合金结构的电弧增材料制造方法”提供了一种铝合金与钛合金的电弧增材制造方法，但主要侧重于在钛板上堆积铝合金，采用的热源也存在较大的热输入，也不能实现多材质金属结构件的制造。中国专利申请号201710332032.5名为“多丝共熔池电弧增材制造TIG焊枪及焊接装置及增材制造方法”提供了一种多丝共熔池装置，其主要用于解决熔敷效率低，熔敷部位应力过大开裂问题，其采用的传统TIG也存在热输入大的缺点，不适合高性能异种金属构件的制造。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有异种金属结构件电弧增材制造技术可熔化金属材质类型少、热输入大、界面性能差等难题，提供一种异种金属结构件低热输入多丝电弧增材制造方法。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种异种金属结构件低热输入多丝电弧增材制造方法，包括以下步骤：