[实用新型]一种硼元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造装置

说明书

本实用新型公开一种硼元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造装置。在等离子弧增材制造过程中，送丝机构送入的钛合金焊丝和周围钛合金材料在等离子弧热量作用下呈熔融态，送粉装置送入的硼在等离子弧作用下与熔融态的钛合金原位反应，在待加工钛合金材料上原位生成具有硼化钛增强相的增材试件。调节送粉装置实现不同的硼粉送入量，从而得到不同的梯度强化效果。本实用新型在钛合金增材制造的过程中，同时实现对钛合金材料的强化，无需二次强化，减少工艺流程，同时可以通过调节不同的硼粉送入量实现钛合金材料的可控梯度强化，扩大了高强度钛合金材料的使用范围。

技术领域

本实用新型涉及钛合金增材制造领域，特别是涉及一种硼元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造装置。

背景技术

随着航空航天等工业领域的发展，钛及钛合金的应用范围不断扩大，这就对钛合金材料的制造提出了更高的要求。单一的钛合金由于其较低的疲劳强度、硬度低、耐磨性差等缺点不能被广泛使用于复杂的工业环境中。增材制造的“自下而上”、“材料累加”的特点使其近几年被广泛关注和应用。等离子弧增材制造因其能量密度大、电弧方向性强、熔透能力强的突出优点成为增材制造的一种重要装置。但当前钛合金的等离子弧增材制造装置不能满足在制造的过程中同时实现对材料的强化，这就使得制备的材料应用于工业中需要额外进行二次加工强化，增加了工艺流程和生产成本；同时，二次强化往往只能对材料的表面进行强化，无法实现对材料内部的强化，极大限制了高强度钛合金材料在众多领域的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种硼元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造装置，在钛合金增材制造的过程中，同时实现对钛合金材料的整体强化，并且通过控制气体配比实现可控的强化效果。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种硼元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造装置，所述装置包括：

将表面处理干净的待加工的钛合金基板固定在可控工台上；

控制焊丝与所述待加工的钛合金基板的角度为30°，并使所述焊丝位于等离子焊枪的正下方；

打开氩气瓶，提供离子气输入和保护气体输入；

通过控制中心发送控制指令，打开送丝机构，并调节送丝速度，在等离子弧热源运动的同时实现焊丝的同步送入；

通过控制中心启动等离子焊机，调节电流，等离子焊枪产生等离子弧；所述送粉装置送入硼，在等离子弧作用下与反应过程中送入的焊丝和周围处于熔融态的钛合金反应，在所述待加工的钛合金基板上原位生成具有硼化钛增强相的增材成形件。

可选的，在所述打开氩气瓶，提供氩气离子气和保护气体之后还包括：调节所述送粉装置送入硼粉的量，从而实现不同的钛合金强化效果；

可选的，所述焊丝为钛合金焊丝。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型硼元素原位强化的钛合金等离子弧增材制造的过程中，送粉装置送入硼粉在等离子弧作用下与熔融状态的钛合金原位反应，在待加工的钛合金基板生成具有硼化钛增强相的钛合金增材成形件，使钛合金增材制造与对钛合金材料的强化过程同时进行，操作过程简单，同时在制造过程中通过调节不同的硼粉送入量，获得材料组织中氧化钛增强相与其余相的不同比例，实现梯度功能钛合金零件的成形，提高了钛合金材料的使用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的实施例提供的硼元素原位强化的梯度钛合金等离子弧增材制造装置的结构示意图。