[发明专利]一种多材料整体结构件的电弧增材制造方法

说明书

本发明提供了一种多材料整体结构件的电弧增材制造方法，属于多材料整体结构件的制备技术领域。本发明提供的多材料整体结构件的电弧增材制造方法，包括如下步骤：构建目标结构件的三维实体模型，然后经切片处理，生成加工程序，并导入控制系统；使用装配有n套送丝机的电弧增材制造设备按照所述加工程序进行电弧增材制造，得到多材料整体结构件；其中n为大于等于2的整数；所述电弧增材制造过程中，所述n套送丝机分为m组，m为大于等于2的整数，每组同时送一种丝材，m组送丝机连续交替使用，熔滴的过渡模式为接触式过渡模式。本发明所提供的上述方法在界面处无明显缺陷，且具有成形效率高的优势。

技术领域

本发明涉及多材料整体结构件的制备技术领域，尤其涉及一种多材料整体结构件的电弧增材制造方法。

背景技术

随着航空航天技术的发展，先进飞行器对钛合金等大型轻质结构件的性能要求也越来越高。同一结构件由于其不同部位的服役环境不同，对不同部位的性能需要也有所差异。例如飞机框梁等承力结构件，上部主要承受高度压应力，要求材料具有高的强度和刚度，而其下部主要承受高的拉应力，要求材料具有优异的韧性、抗疲劳裂纹扩展性能和优异的损伤容限性能；涡轮叶片的主体必须具有高强度、高韧性和抗蠕变的特性，而其外表面必须耐热和抗氧化。因此，仅采用单一材料制造的复杂环境下服役的结构件，难以使其获得最佳的性能。梯度结构材料的设计与应用则可有效的解决上述问题。其是由两种或两种以上不同材料组成的一种新型结构材料，特点是不同部位具有不同的材料构成，从而不同部位有不同的使用性能。多材料整体结构件本质是由梯度结构材料组成的，不同部位具有不同的材料组成，从而具有不同的服役性能，多种材料被添加到同一结构件的不同部位使其整体性能更加优良。

现有技术中多丝材整体结构件的制备方法主要为激光铺粉增材制造技术，该方法在成型零件过程中，由于粉末密度小，在激光束的热吹力的作用下容易飞溅，产生粉尘；激光烧结粉末时，熔滴过渡模式为非接触式过渡模式，熔滴与熔池处于相离状态，熔滴进入熔池之前会经历一个悬空掉落的过程，在激光束的脉冲作用下，容易产生熔滴飞溅。近年出现的电弧增材制造技术在熔化丝材时，电弧吹力相对较小，且丝材受热面积较小，密度较大，形成熔滴的过程较长，熔滴过渡模式可为接触式过渡模式，包括丝材刚好接触熔池、熔滴与熔池相切的相切过渡模式和丝材直接戳进熔池的无熔滴过渡模式，不容易产生飞溅缺陷，因此有望用于制备多丝材整体结构件，并保证各部分材料成分不会互相掺杂。但是电弧增材制造技术通常为单送丝电弧增材制造技术，即每次以一个丝材为原料进行电弧熔丝，在用于制备多材料整体结构件时，需要频繁更换丝材致使沉积不能连续进行，在异质材料界面处易产生表面缺陷，所制备的整体结构件成形精度差，且成型效率低，不适合工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多材料整体结构件的电弧增材制造方法，本发明所提供的电弧增材制造方法具有成形效率高的优势，可制备大型零件，且成形精度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种多材料整体结构件的电弧增材制造方法，包括如下步骤：

构建目标结构件的三维实体模型，然后经切片处理，生成加工程序，并导入控制系统；

使用装配有n套送丝机的电弧增材制造设备按照所述加工程序进行电弧增材制造，得到多材料整体结构件；其中n为大于等于2的整数；所述电弧增材制造过程中，所述n套送丝机分为m组，m为大于等于2的整数，每组同时送一种丝材，m组送丝机连续交替使用，熔滴的过渡模式为接触式过渡模式。

优选地，所述电弧增材制造过程中，对所用丝材进行辅助加热，所述辅助加热的方式为：将所述丝材与热丝电源的正极连接，所述热丝电源负极与工作台或基板连接。

优选地，所述n为4，m为2；所述送丝机平均分为两组，两组送丝机分别装配两种不同的丝材，两组送丝机连续交替使用。

优选地，所述多材料整体结构件为钛合金整体结构件。