[发明专利]一种异质异构厚壁件封边式高效增材方法

说明书

本发明为一种异质异构厚壁件封边式增材方法，该增材成形方法包括：获得模型，根据增材模型的性能，设置模型的内部结构，合理分配不同区域的所用材料；模型切片，分析计算每层模型数据，根据需要合理安排所需增材工艺；增材准备，根据所需增材工艺，选用基板种类及规格、所需耗材，将等离子弧增材枪、CMT增材枪和浇铸口分别安装至对应机器人；生成程序，提取模型轮廓，规划增材路径，匹配最佳的工艺参数，生成相应的程序导入对应的机器人控制系统；开始增材，根据已经规划好的增材枪路径和浇铸口路径分先后开始增材。本发明将等离子电弧增材、CMT增材、浇铸制造三者结合起来，可以得到性能高的大型异质异构厚壁型构件，且成形好效率高。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及到一种异质异构厚壁件封边式高效增材方法。

背景技术

异质异构厚壁型构件，往往比普通的厚壁件具有更好的性能，比如软硬交织的层状结构具有更高的强度，蜂窝结构具有更好的韧性，这种结构复杂，材质众多的异质异构的厚壁型构件，常用增材手段进行加工。在金属增材过程中，电弧增材相较于激光增材与电子束增材效率高，等离子弧是一种常见的电弧增材，由于是非熔化极电弧，可以实现丝和电弧能量独立控制，从而获得层厚薄、成形良好、质量高的增材构件，但是其增材熔覆效率往往较低。CMT电弧增材属于冷金属过渡焊接方法，虽然其成形精度没有等离子弧增材那么高，但是其热输入量低、增材效率高。而传统的浇铸成形较金属增材能更快的完成零件的成形过程，铸造的零件有着更高的性能，但浇铸之前需要定制模具成本高耗时久，无法一次性制造复杂的结构。对于大型的复杂构件，无论是采用金属增材手段还是传统铸造手段都会耗时久。

专利申请号为202110332503.9和专利申请号202110309743.7，分别公开了一种多丝多等离子弧和CMT双机器人协同增材的装置和方法，主要是通过等离子弧增材内外侧轮廓，CMT电弧增材内部，虽然相较于其他金属增材手段效率较高给，CMT增材手段填充内部，首先成形不佳，容易造成孔洞，其次CMT增材相较于传统铸造成形速度较慢，遇到大型构件增材耗时久。

专利申请号202010875175.2，公开了一种3D打印与液滴浇铸相结合的快速增材制造工艺，通过将3D打印模型分成三层，利用金属粉末打印模型底层，金属粉末和液滴浇铸增材模型中层，顶层用金属粉末打印。缺点在于，首先金属粉末增材效率太低，无法增材大型构件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异质异构厚壁件封边式高效增材方法。

实现本发明目的提供技术方案如下：

一种异质异构厚壁件封边式高效增材方法，该增材成形方法包括：

步骤S101：获得模型，根据产品性能需求设计增材模型；

步骤S102：模型切片，模型切片，分析计算每层模型数据，根据需要合理安排所需增材工艺；

步骤S103：增材准备，根据所需增材工艺，选用基板种类及规格、所需耗材，将等离子弧增材枪、CMT增材枪和浇铸口根据需要分别安装至对应机器人；

步骤S104：生成程序，提取模型轮廓，规划增材路径，匹配最佳的工艺参数，生成相应的程序导入对应的机器人控制系统；

步骤S105：开始增材，根据已经规划好的增材枪路径和浇铸口路径分先后开始增材并完成。

进一步的，异质异构厚壁型构件，异质表明两种或者两种以上，所述异构表示一种或者多种结构，包括但不限于，矩形结构、三角形结构、软硬交织结构等，所述厚壁型构件包括但不限于，箱体、舱体、壳体等。

进一步的，步骤S101中，根据产品性能需求设计增材模型结构思路包括但不限于，如需要强度性能高的产品，可设计成仿生竹子结构或者仿生骨骼结构；如需要抗冲击性能，可设计成软硬交织的贝壳结构；如产品既需要耐腐蚀又需高强度，可设计成外部轮廓采用不锈钢，内部壁厚处采用高强钢的异质结构。