[发明专利]一种采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置和方法

说明书

本申请涉及电弧增材技术领域，提供一种采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置和方法，该装置包括液氮池、制冷板、深冷箱体、基板、运动机构、电弧增材机构、保温组件、锤击组件和深冷处理组件。通过制冷板将液氮池的低温直接传递给基板，这样提高了深冷处理的效率及深冷箱体内温度的均匀性，同时在深冷箱内就能完成电弧沉积层的形成和深冷冲击变形，无需将电弧沉积层在不同装置之间进行转移，使得工件制造过程效率高、响应速度快，满足绿色环保要求。且逐层深冷冲击变形能抑制位错运动、促使晶粒细化，同时提高电弧增材构件的强度和塑性。

技术领域

本申请属于电弧增材技术领域，更具体地说，是涉及一种采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置和方法。

背景技术

铝合金力学性能优异、密度较低，在航空航天、高端装备等领域具有广泛的应用。电弧增材制造技术是通过电弧热熔化焊丝，通过运动机构或者机器人根据构件三维外形逐层沉积，从而形成最终构件的增材制造技术。电弧增材制造技术主要包括钨极惰性气体保护焊接(TIG)、熔化极惰性气体保护焊接(MIG)、冷金属过渡技术(CMT)和等离子焊接等。然而，电弧增材铝合金构件存在着诸多缺陷，如材料内部晶粒粗大、气孔大小分布不均匀和微裂纹等，这些缺陷显著降低了增材构件的力学性能。

深冷处理是以液氮为冷却介质，在-100℃以下的环境下对材料进行处理的一种工艺方法。材料在低温时由于微观组织结构发生了改变，残余应力得到释放，在宏观上表现为耐磨性、尺寸稳定性、综合力学性能等方面的提高。深冷变形是利用金属材料在深冷情况下具有优异的塑性变形能力对材料施加塑性变形，深冷塑性变形过程中位错运动和再结晶行为，促使材料晶粒细化，使材料具有更高的强度与韧性。申请号201811510040.5的专利公布了一种高性能铝锂合金带材的深冷轧制与时效处理制备方法，将铝锂合金带进行固溶处理、多次深冷处理和深冷轧制变形、时效处理，最终得到铝锂合金带材的强度与韧性超过冷轧的铝锂合金带材。但是其并没有公开相对应的装置，导致无法得到有效的装置来实现该方法，而且上述方法，工件形状主要为板带材，工件在多次深冷处理及深冷轧制转换过程中，费时耗能，影响了电弧增材制造技术的发展。

发明内容

本申请为了克服上述现有技术的缺点，提供一种易操作、高精度、高效率及低成本的装置，该装置具体为一种采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种采用深冷冲击变形强化电弧增材构件的装置，包括：

液氮池，内装有液氮；

制冷板，设于所述液氮池的上端；

深冷箱体，设于所述制冷板上；

基板，设于所述深冷箱体内的所述制冷板上；

运动机构，设于所述基板的上方；

电弧增材机构，用于在所述基板上按照工件的预定形状形成电弧沉积层；

锤击组件，设于所述运动机构上并用于对所述电弧沉积层进行冲击变形；

保温组件，设于所述运动机构上并用于对所述锤击组件进行深冷保温；以及，

深冷处理组件，用于向所述深冷箱体内喷入氮气以对所述电弧沉积层进行深冷处理。

在一个实施例中，所述深冷处理组件包括液氮罐、深冷温度传感器、控制阀、深冷液氮喷射头及控制器，所述深冷温度传感器和所述深冷液氮喷射头均设于所述深冷箱体的侧壁上，所述控制器与所述控制阀电连接，所述控制阀通过管道分别与所述深冷液氮喷射头和液氮罐连接。

在一个实施例中，所述液氮池内设有浮球液位控制器和压力传感器，所述液氮池通过金属软管与所述液氮罐连通。

在一个实施例中，所述保温组件包括设于所述运动机构上的保温温度传感器及保温液氮喷射头。