[发明专利]一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法

权利要求书

1.一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法，其特征在于，包括以下主要步骤：

S1：生成零件成形方案；

S2：高能束金属增材制造准备；

S3：面向失重飞行和真空工况的全自动高能束金属增材制造；

其中，S2中，准备工作包括以下步骤：

S21：选择丝径0.1～2mm，自由曲率半径满足在末端不偏离高能束作用点平面的丝材；

S22：安装丝材约束机构；

S23：调节高能束作用点与丝材对心；

S24：提供真空环境；

在步骤S22中，记高能束作用点在作用平面内半径为R₁，丝材原料半径为R₂，丝材自由弯曲半径为R₃，丝材约束机构末端与高能束作用面距离为D，根据下式来确定丝材约束机构的安装位置：

零件成形方案包括单个零件轨迹、零件次序，单个零件轨迹的时间大于等于单次失重飞行周期，以保证让整个制造过程涵盖住完整的失重飞行时间，最大程度利用有效时间获取最多的失重工况样本便于后续分析，零件排序的原则是在底板上按从两侧往中间进行对称制造，以防止底板产生热变形，相邻的零件按照最终成型高度从低到高的原则以防止相互干扰。

2.根据权利要求1所述的一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法，其特征在于，步骤S3中，制造工作过程包括以下步骤：

S31：自动识别失重周期切入点；

S32：增材制造任务执行；

S33：实时检测出现的异常情况；

S34：异常情况处理与制造任务恢复。

3.根据权利要求1或2所述的一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法，其特征在于，步骤S21中所述的丝材包括：钛合金丝材、铝合金丝材、镍基合金丝材、合金钢丝材。

4.根据权利要求1或2所述的一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法，其特征在于，S1中，根据失重飞行周期的加速度特性以及单次飞行任务计划评估并生成最佳的零件成形方案。

5.根据权利要求1所述的一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法，其特征在于，所述步骤S23中，按照以下步骤进行对心操作：

粗对心：在安装完丝材约束机构后粗调丝材约束机构位置使丝材末端完全位于高能束作用点之内；

精对心：在真空工况下，在平面内自由制造，观察四个方向的过渡区，精调丝材约束机构，使四个方向的过渡区状态保持一致。

6.根据权利要求5所述的一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法，其特征在于，在步骤S23中，通过调节丝材约束机构末端平面内位置或调节参数D来调节对心的精准度。

7.根据权利要求5所述的一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法，其特征在于，在步骤S23中，观察过渡区方法包括：人眼直接观察、使用视觉算法进行自动判断。

8.根据权利要求1所述的一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法，其特征在于，在步骤S24中，制造氛围中的氧含量直接影响金属材料的成型质量，通过控制真空子系统提供可调控的中高真空度范围，以提高增材制造的成型质量。

9.根据权利要求8所述的一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法，其特征在于，在步骤S24中，控制真空度范围方法包括：控制真空泵转速、控制真空泵启停时间、在真空子系统装置中加装节流阀。

10.根据权利要求8或9所述的一种失重和真空工况的全自动高能束金属增材制造方法，其特征在于，中高真空度范围控制在：20～1*10^-6pa。