[发明专利]一种电弧增材制造原位合金化方法

说明书

本发明公开了一种电弧增材制造原位合金化方法，包括以下步骤：A、对零件数模进行分层切片，并划分相应成形轨迹，将程序代码导入到相应的成形运动执行机构中；B、选取合金粉末置于真空干燥箱内烘干；C、对成形基板进行打磨，利用丙酮清洗基板表面；D、采用焊机产生的电弧热源对铝合金丝材进行熔化，在基板上形成一层沉积层；E、将合金化粉末均匀置于已成形层表面，随后利用同样装载于成形运动执行机构的轧辊对已预置粉末的成形层进行辊压，实现合金粉末的均匀地嵌入到已成形层表面；F、交替重复步骤D和步骤E，直至最后一层成形完成，使得预置的合金粉末在熔池对流的作用下均匀分布于整个成形件内部，实现电弧增材制造的原位合金化。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体地是涉及一种电弧增材制造原位合金化方法。

背景技术

电弧增材制造技术是指采用电弧作为热源将焊丝熔化，在程序控制下利用逐层熔覆堆积的方式成形三维实体零件的方法。相比于激光及电子束等高能束作为热源的增材制造技术，电弧增材制造具有成形效率高、设备及原材料成本低、材料利用率高等优势，可用于大尺寸复杂零件的成形制造。

然而，目前市售的丝材成分主要针对焊接工艺进行配比，其对电弧增材工艺的适应性较差，且丝材的种类受到限制。目前，电弧增材制造主要依赖于添加固定种类合金丝材。虽然，现有的双丝送进技术可以一定程度上对成形件的成分进行调控，但成分的调控范围有限，限制了其在电弧增材制造技术中的应用。而原位合金化的方法可以实现电弧增材制造成形件的合金成分大范围调控，更为灵活地添加不同的合金成分，进而实现成形零件的不同性能需求。

目前，实现电弧增材制造原位合金化方法的现有专利技术文件主要包括：公开号为CN110004398A的发明专利文件公开了一种交替熔丝送粉的电弧增材制造原位合金化装置及方法，该发明专利通过气体动力喷涂合金化元素粉末与电弧增材制造的逐层交替进行，实现成形件的原位合金化，优化电弧增材制造金属构件组织性能。另有，公开号为CN110629218A的发明专利文件公开了一种高熵合金细晶粒原位增材制造方法，该发明专利结合冷喷涂工艺与电弧增材工艺，采用与高熵合金焊丝匹配的高熵合金粉末，实现高熵合金电弧增材制造的原位合金化，实现高熵合金的组织与成分调控。但是，该工艺需要额外增加冷喷涂装置，且冷喷涂只通过高速气体射流冲击沉积层表面，粉末颗粒无法有效嵌入到成形层表面，容易造成脱落，从而影响合金化元素向成形件内准确添加。

此外，采用丝粉同步送进的装置及方法也是实现电弧增材原位合金化的有效措施，其主要工艺包括丝粉同轴送进及粉末旁轴送进等方式。专利号为CN201910361072.1的发明专利公开了一种硼元素原位强化的梯度钛合金MIG电弧增材制造方法，该专利通过丝材和粉末同步送进的方式实现硼元素对钛合金的原位合金化强化。公开号为CN108500266A的专利所公开的一种7000系铝合金增材制造方法及系统，同样同步粉末送进工艺实现电弧增材制造的原位合金化。但丝粉同步送进工艺中粉末送进均需要气流作为载体，合金粉末送进的同时将会对电弧的稳定性产生影响，从而影响整体成形工艺的稳定性及成形件的质量。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种电弧增材制造原位合金化方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种电弧增材制造原位合金化方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、对零件数模进行分层切片，并划分相应成形轨迹，将程序代码导入到相应的成形运动执行机构中；

B、选取合金粉末置于真空干燥箱内烘干；

C、对成形基板进行打磨，利用丙酮清洗基板表面；

D、采用焊机产生的电弧热源对铝合金丝材进行熔化，在基板上形成一层沉积层；

E、将合金化粉末均匀置于已成形层表面，随后利用同样装载于成形运动执行机构的轧辊对已预置粉末的成形层进行辊压，实现合金粉末的均匀地嵌入到已成形层表面；