[发明专利]一种用于改性铝合金的TOPTIG电弧增材装置及增材方法

说明书

本发明公开了一种用于改性铝合金的TOPTIG电弧增材装置，包括喷嘴，喷嘴套上设置有夹套，钨极位于夹套内，喷嘴位于工件的正上方，喷嘴通过送粉管与送粉器连接，送粉管上设置有对粉末进行加热的粉末加热箱；喷嘴的侧壁上设置有送丝机，丝材的底端位于钨极的前端。本发明还公开了一种用于改性铝合金的TOPTIG电弧增材装置的增材方法。本发明采用上述用于改性铝合金的TOPTIG电弧增材装置及增材方法，能够解决现有的增材制造成型效率低，成型后铝合金性能差的问题。

技术领域

本发明涉及铝合金增材技术领域，尤其是涉及一种用于改性铝合金的TOPTIG电弧增材装置及增材方法。

背景技术

增材制造以数学模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。铝合金由于其重量轻、高的比强度等优势，在航空航天结构构建中被广泛应用，尤其是在大型结构件中应用较多。因此，在航空航天中铝合金的增材制造也得到了广泛的应用。

现在常规的增材制造制造方法主要包括粉末床激光选区熔化和送丝式TIG电弧增材制造方法，但都有其一定的弊端。粉末床激光选区熔化成型速度较慢，零件尺寸较小；虽然现在发展的多激光增材制造设备可一定程度上提高其熔化速度并扩大可成型零件尺寸范围；但仍然存在成本过高、设备尺寸太大等问题。送丝式TIG电弧增材制造虽然在零件成型尺寸方面无过多限制，但是在成型速度上仍不如MIG电弧增材制造方法，在制造大型零件上无速度优势。送丝式TIG电弧增材制造还存在焊枪端部体积过大，定位可靠性差，钨极到底板的角度与距离、丝材送进角度等控制较敏感，同时送丝装置限制了机器人的灵活性和可达性，不适用于精密复杂结构的成型。MIG电弧增材制造可实现半自动和全自动成型，成型效率高，但成型过程稳定性差，零件层间存在较多的夹渣、气孔等冶金缺陷，影响最终机械性能。

铝合金本身的冶金性能及机械性能较差，在成型大尺寸零件时，由于多次的热输入导致内部的组织热应力与热变形增大，累积效应会在最终成型零件上产生裂纹、变形等问题，降低了精度与机械性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于改性铝合金的TOPTIG电弧增材装置，解决现有的增材制造成型效率低，成型后铝合金性能差的问题。本发明的另一个目的是提供一种用于改性铝合金的TOPTIG电弧增材装置的增材方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于改性铝合金的TOPTIG电弧增材装置，包括喷嘴，喷嘴上设置有夹套，钨极位于夹套内，喷嘴位于工件的正上方，喷嘴通过送粉管与送粉器连接，送粉管上设置有对粉末进行加热的粉末加热箱；喷嘴的侧壁上设置有送丝机，丝材的底端位于钨极的前端。

优选的，所述喷嘴为漏斗型结构，喷嘴与夹套同轴设置，喷嘴的顶部与夹套密封固定连接。

优选的，所述丝材的倾斜角度为15°-25°。

优选的，所述送丝机上设置有对丝材进行加热的加热组件。

优选的，所述工件设置在底板上，底板的下方设置有底板加热装置。

上述用于改性铝合金的TOPTIG电弧增材装置的增材方法，包括以下步骤：

S1、工件模型切片；

S2、将切片后的数据加载到上位机中，打开粉末加热箱、送丝机及底板加热装置开始预热；

S3、打开TOPTIG焊机电源起弧，调整送丝机的送丝速率、送粉器的送粉速率，焊枪角度，进行增材操作；

S4、完成模型切片后的最后一层，完成整个增材操作。

优选的，所述步骤S2中，工件的预热温度为80-200℃。

优选的，所述步骤S3中，送粉速率为0-50g/min，送丝速率为10-200cm/min。