[发明专利]一种增材制造熔融金属驼峰抑制的电磁超声方法及系统

说明书

本发明公开了一种适用于增材制造过程中熔融金属驼峰抑制的电磁超声方法及系统，属于增材制造领域，该方法适用于送丝和送粉增材制造，包括：制造前准备步骤；加工设备调整步骤，布置丝材或金属粉末、调整焊枪或送粉喷嘴和脉冲源发射探头的位置；机床启动步骤；同步加载高功率脉冲步骤，通过所述电磁超声发生系统的上位机操作软件、主控系统、高功率脉冲发生模块和所述脉冲源发射探头使熔融态金属发生超声振动；以及完成试件成形步骤。所述脉冲源发射探头与增材制造机床的焊枪或送粉喷嘴随动，实现对熔池的实时照射。本发明使增材制造获得驼峰抑制的能力，提高了增材制造试件的表面质量，为后序加工工序提供了便利。

技术领域

本发明属于增材制造领域，更具体地，涉及一种增材制造熔融金属驼峰抑制的电磁超声方法及系统。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术，融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术，是基于分层制造原理，采用材料逐层累加的方法，直接将数字化模型实施为实体零件的一种新型制造技术。与传统的、对原材料进行去除、组装的加工模式不同，增材制造是一种“自下而上”实现结构件从无到有的制造方法。这使得过去受到传统制造方式约束而无法实现的复杂结构件的制造变为可能。

增材制造过程是一个多物理场耦合过程，在试件的成形过程中存在各种不稳定因素，其本质脱离不开金属熔融、凝固成形、逐层增长等特性。其中，送粉金属熔化或等离子、激光等电弧增材中熔丝功率、焊接速度等的影响会导致焊道表面出现明显的波纹状驼峰，具体表现为沿着成形方向其中心线上的材料高度有起伏、材料宽度也不能保持一致。试件材料表面的不平整或给后续的轧制工序带来轧辊下压量不固定、轧制力难以控制等问题，同时也会给组织性能均匀性甚至层间质量均匀性带来不利影响。为优化加工，使层间均质，提高层间结合质量，在增材制造过程中对熔融金属驼峰进行抑制是十分必要的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种增材制造过程中熔融金属驼峰抑制的电磁超声方法及系统，由此解决现有增材制造过程中存在熔融金属驼峰的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种增材制造过程中熔融金属驼峰抑制的电磁超声方法，包括：

在待加工试件的增材制造过程中，将高功率脉冲施加于熔池内的待增材制造的熔融态金属液滴上，以使熔池内的熔融态金属发生超声振动，直至完成所述待加工试件的增材制造过程。

优选地，施加所述高功率脉冲的时刻与开始所述待加工试件的增材制造过程同步或者提前于所述待加工试件的增材制造过程，以保证整个增材制造过程中熔池内的熔融态金属的超声振动。

优选地，所述高功率脉冲覆盖范围的半径的最小值大于所述熔融态金属液滴的半径。

按照本发明的另一方面，提供了一种增材制造过程中熔融金属驼峰抑制的电磁超声系统，包括：控制模块、高功率脉冲发生模块及脉冲源发射探头；

在待加工试件的增材制造过程中，由所述控制模块控制所述高功率脉冲发生模块与所述脉冲源发射探头共同合成高功率脉冲，并由所述脉冲源发射探头向熔池内的待增材制造的熔融态金属液滴发射所述高功率脉冲，以使熔池内的熔融态金属发生超声振动，直至完成所述待加工试件的增材制造过程。

优选地，所述控制模块包括：上位机操作模块及主控模块；

所述上位机操作模块，用于对所述电磁超声系统进行参数配置及启停控制；

所述主控模块，用于实现与所述上位机操作模块的通信，以控制所述电磁超声系统的工作时序、完成数据转换和存储的功能。

优选地，所述脉冲源发射探头对准所述熔池的位置。

优选地，所述脉冲源发射探头与所述待加工试件之间的距离设置为5～10mm。