[发明专利]颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法

权利要求书

1.一种颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法，根据用户定义设计并制造颗粒靶向增强金属基复合材料构件，其特征在于：采用电弧增材制造方法，根据用户定义在构件的指定部位适时注入一定的颗粒增强相，达到靶向增强的目的。

2.根据权利要求1所述的一种颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法，其特征在于：颗粒靶向增强金属基复合材料构件主要由金属基体和颗粒增强相组成，其中，金属基体为单一金属或合金，颗粒增强相为包括合金、陶瓷、无机物、金属间化合物在内的粉体材料中的一种或多种组合。

3.根据权利要求2所述的一种颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法，其特征在于：对于颗粒靶向增强金属基符合材料构件整体而言，颗粒增强相并非均匀或规律分布，而是根据用户定义的部位靶向注入，用于调节符合材料构件指定部位的组织和性能。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法，其特征在于：采用一套独立的电弧增材制造系统制造颗粒靶向增强金属基复合材料构件，所述制造系统主要由计算机控制系统、运动系统、弧焊系统、送丝系统、送粉系统、丝-粉耦合系统、热管理系统组合而成，多个系统在计算机控制系统的调控下工作。

5.根据权利要求4所述的一种颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法，其特征在于：制造过程如下：

首先，将设计好的颗粒靶向增强金属基复合材料构件的数字模型输入计算机控制系统，对数字模型进行制造路径编辑，指定增强部位和增强相组成，设定各工艺参数并编写增材制造程序；

然后，启动增材制造程序，计算机控制系统控制数控机床的运动，同时控制弧焊电源和送粉系统的启动、停止及相关参数的调节，送丝系统输送的金属丝材与送粉系统输送的粉体材料在丝-粉复合焊枪处耦合，而丝-粉复合焊枪夹持并固定于数控机床的运动臂架上；

最后，以上各系统配合在底板上沉积得到颗粒靶向增强金属基复合材料构件。

6.根据权利要求5所述的一种颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法，其特征在于：底板和颗粒靶向增强金属基复合材料构件的温度由热管理系统实时调节。

7.根据权利要求5所述的一种颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法，其特征在于：所述弧焊电源分为熔化极和非熔化极两种；若为非熔化极弧焊电源，则电弧由钨极产生，可配合单台或多台独立送丝系统，侧向送丝；若为熔化极弧焊电源，则电弧由金属丝材产生，只能配合单台送丝系统，同轴送丝。

8.根据权利要求5所述的一种颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法，其特征在于：所述送粉系统中的独立储粉筒的数量和单一粉体材料的种类数量对应。

9.根据权利要求5所述的一种颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法，其特征在于：金属丝材和粉体材料通过专用丝-粉复合焊枪耦合，金属丝材在电弧的作用下形成金属熔滴，粉体材料和金属熔滴汇于熔池，最终形成所需的颗粒靶向增强金属基复合材料构件。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的一种颗粒靶向增强金属基复合材料构件的电弧增材制造方法，其特征在于：颗粒靶向增强是计算机控制系统通过程序实时调控送粉系统中各送粉通道的开启、关闭和送粉速度，同时调节弧焊电源和送丝系统的相关参数来配合实现。