[发明专利]一种金属材料超高效增材制造方法

说明书

本发明公开一种金属材料超高效增材制造方法，涉及增材制造技术领域，包括以下步骤：1)根据需要选择送丝数，确定送丝铜管数量；2)安装主热源发生装置和送丝铜管，送丝铜管连接送丝机以及辅助加热装置；3)调整送丝铜管的高度以及角度；4)送丝机调整送丝速度送出丝材，同时通过辅助加热装置对丝材进行预热；5)通过主热源发生装置对丝材进行加热使得丝材熔化堆积；6)主热源发生装置按照规划的轨迹进行移动，完成堆焊。本发明进行了开创性的一弧多丝的设计，金属增材制造效率得到极大的提高，不仅在能源及成本的节约上有大幅度的提升，更是在这项技术的初衷的道路上迈进了一大步。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，特别是涉及一种金属材料超高效增材制造方法。

背景技术

钛及其合金具有重量轻、比强度大、耐热性强、耐腐蚀等特性，目前已经广泛应用于航空航天、石油化工、生物医学等领域。但由于钛及钛合金的导热性差、切削性能差，传统加工方法难以完成钛合金构件的制备。目前，金属增材制造已经成为加工钛合金构件的一种良好方法。

金属增材制造又称为金属3D打印，热源主有激光、电子束和电弧，原材料状态主要为粉末和丝材，成形方式主要包括铺料、送料条件下的烧结成形及熔化成形。目前，广泛用于金属零件3D打印制造的主要工艺有4种：激光直接熔化沉积成形(LDMD)、激光选区熔化成形(SLM)、电子束熔丝沉积成形(EBF)、电子束选区熔化成形(SEBM)。其中激光直接熔化沉积成形(LDMD)、激光选区熔化成形(SLM)、电子束选区熔化成形(SEBM)以粉末作为原材料，而粉末金属增材制造平均加工速率仅为丝材金属增材制造速率的十分之一，且可加工尺寸较小，加工周期长，不适于应用在高效率的增材制造技术上。

现在的增材制造技术制造速度普遍较慢，违背了该技术提出时所规划的快速高效这一特点，降低了与传统加工相比较时具有的优势。

电子束熔丝沉积成形(EBF)技术与电弧增材制造技术相似，都是以丝材作为原材料，电子束熔丝沉积成形(EBF)是电子束熔化成形的一种，是在真空环境中，采用高能高速的电子束选择性地熔化金属丝，熔化成形，层层堆积直至形成整个实体金属零件。电子束熔丝沉积快速成形原理如图1所示，焊丝通过丝盘、送丝轮和送丝嘴之间的精准配合，将焊丝精确送入熔池当中。底座按预先编制的图形行进，当熔覆层完成后，底座下降一定设定高度；重复下一层的熔覆，这样就形成预设的构件。但电子束熔丝沉积成形(EBF)需要在真空条件下进行，并且以电子枪20发出的电子束21为热源，设备成本以及制造成本高。

因此，亟需提供一种新的金属材料超高效增材制造方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属材料超高效增材制造方法，以解决在提高成形效率和稳定性的同时有效控制热输入的技术难题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种金属材料超高效增材制造方法，包括以下步骤：

1)根据需要选择送丝数，确定送丝铜管数量；

2)安装主热源发生装置和送丝铜管，送丝铜管连接送丝机以及辅助加热装置；

3)调整送丝铜管的高度以及角度；

4)送丝机调整送丝速度送出丝材，同时通过辅助加热装置对丝材进行预热；

5)通过主热源发生装置对丝材进行加热使得丝材熔化堆积；

6)主热源发生装置按照规划的轨迹进行移动，完成堆焊。

优选的，所述步骤2)中主热源发生装置采用TIG焊枪，辅助加热装置采用电阻热电源；所述电阻热电源的正极与所述送丝铜管上设置的电阻热电源接口连接，负极与基板固定连接；每个所述送丝铜管均连接有独立的电阻热电源。