[发明专利]一种第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法及设备

权利要求书

1.一种第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：焊接参数选择及其它设备的准备；

步骤二：建模和机器人编程；

步骤三：堆焊前材料处理；

步骤四：堆焊成形；

步骤五：成形零件处理。

2.根据权利要求1所述的一种第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤一的具体操作为：选定堆焊形式，熔化极氩气气体保护电弧熔积即TIG或者钨极氩气气体保护电弧熔积即MIG；根据金属基材料、第三相增强基材料、目标材料特性设置焊机焊接参数，选择送粉器接头；固定金属基板，将焊枪、金属焊丝送丝机构、小型螺杆送粉器分别安装在机器人手臂上。

3.根据权利要求1所述的一种第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤一的焊接参数包括：焊接电流、焊接速度，金属焊丝的送丝速度，氩气保护气体流量、送粉器螺杆转速，以上参数均可根据实际情况调节。

4.根据权利要求1所述的一种第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤二的具体操作为：使用CAD软件建立零件三维模型并导入切片软件，根据焊接材料及焊接环境对零件的CAD模型进行分层，规划堆焊路径，获得机器人运动和送丝速度的编程代码，并将代码录入机器人。

5.根据权利要求1所述的一种第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤三的具体操作为：堆焊前对金属基板进行预处理，使其满足堆焊的条件，并根据目标复合材料的不同，选择第三相非金属粉末增强基，使用研磨和烘干的方法对非金属粉末进行处理。

6.根据权利要求1所述的一种第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤四的具体操作为：通过焊丝送丝机构调整焊丝送丝位置和送丝角度，通过小型送粉器调整送粉位置及其送粉角度；

开启电弧进行堆焊，当采用MIG法时焊丝送丝机构将焊丝经由焊枪内部送至等离子弧的弧柱区域，当采用TIG法时焊丝送丝机构将焊丝经焊枪侧方送至等离子弧的弧柱区域，并将焊丝置于电弧正下方，金属焊丝融化形成熔池，送粉机构向熔池输送粉末；

机器人在程序的控制下驱动焊枪按照既定轨迹进行逐层堆积，程序运行结束后，获得第三相增强的金属基复合材料零件。

7.根据权利要求1所述的一种第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤五的具体操作为：检查成形零件缺陷，根据所用材料特性，选择合适的热处理方法或对其进行切削加工，提高零件的尺寸精度和力学性能。

8.实现权利要求1-7任意一项所述第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法的设备，其特征在于：它包括金属基板（1），所述金属基板（1）正上方设置有焊枪（5）；

当采用TIG法时，在焊枪（5）的内部设置有钨极（6），所述钨极（6）与焊机电源（11）的正极相连，所述焊机电源（11）的负机与金属基板（1）相连，在焊枪（5）的侧面设置有焊丝送丝机构（3），所述焊丝送丝机构（3）与焊丝（4）相配合，并对其进行输送；

当采用MIG法时，在焊枪（5）的正上方设置有焊丝送丝机构（3），所述焊丝送丝机构（3）与焊丝（4）相配合，并对其进行输送，所述焊丝（4）的末端设置在金属基板（1）的正上方，所述焊丝（4）的顶端与焊机电源（11）的正极相连，所述焊机电源（11）的负机与金属基板（1）相连；

所述焊枪（5）的正下发与金属基板（1）相接触的侧面设置有螺杆送粉器。

9.根据权利要求8所述的第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法的设备，其特征在于：所述螺杆送粉器包括送粉仓（8），所述送粉仓（8）的底端与倾斜送料筒相连通，所述倾斜送料筒的内部设置有用于输送粉料的螺杆（9），所述倾斜送料筒的末端连接有送粉器接头（10）。

10.根据权利要求9所述的第三相增强金属基复合材料电弧增材制造方法的设备，其特征在于：所述送粉器接头（10）采用陶瓷头。