[发明专利]一种梯度零件的电磁柔性复合熔积直接制备成形方法

摘要

本发明公开了一种梯度零件的电磁柔性复合熔积直接制备成形方法，包括以下步骤(1)建模运用功能梯度材料CAD/CAM软件建立零件的几何三维模型，在几何三维模型中确定材料梯度分布和组织梯度分布，形成一个空间综合模型；(2)切片和生成数控代码对步骤(1)形成的空间综合模型进行分层切片处理，生成数控代码；(3)电磁特性反求反求外加的磁极分布和励磁电流特性；(4)熔积成形布置磁极和/或电磁线圈，逐层熔积成形。本发明采用CAD/CAM软件确立零件组织和材料的梯度分布，结合电‑磁‑热力多物理场耦合控制，实现新型梯度组织与梯度材料零件形状和微观组织的一体化制造。

主权项

一种梯度零件的电磁柔性复合熔积直接制备成形方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)建模：运用功能梯度材料CAD/CAM软件建立零件的几何三维模型，根据零件的机械和力学性能要求，并在几何三维模型中确定相应的材料梯度分布和组织梯度分布，即将三维模型的几何位置与材料的梯度分布、组织的梯度分布通过空间坐标关系进行关联，形成一个空间综合模型；(2)切片和生成数控代码：对步骤(1)形成的空间综合模型进行分层切片处理，然后根据各层的形状、尺寸、材料的梯度分布和组织的梯度分布特点进行成形路径规划，生成各层的快速成形所需的数控代码，所述数控代码包含路径的空间坐标信息，以及材料成分、组织分别与空间坐标的关系；(3)电磁特性反求：建立材料的梯度分布、组织的梯度分布与外加在零件上的电磁扰动的映射关系；所述映射关系通过仿真以及使用神经网络训练、实验数据及经验方式获得，并建立相关的专家数据库；然后根据步骤(2)中得到的数控代码中各层的材料分布、组织分布信息，以及零件性能要求，并通过上述映射关系反求外加的磁极分布和励磁电流特性；其中，通过外加在零件上的磁极的分布和/或励磁电流特性来实现反应映射关系的电磁扰动；(4)熔积成形：根据步骤(3)得到的磁极分布和/或励磁电流特性，布置相应的磁极和/或电磁线圈，然后采用气保焊电弧或激光束熔化成分材料的丝材或粉末，并按照步骤(2)生成的各层的数控代码，逐层熔积成形；上述的各种成分材料是按照步骤(2)的数控代码中材料分布信息配给，组织分布控制是按照步骤(3)中反求结果实施电磁扰动进行实时控制；步骤(4)中，进行电磁扰动的磁场为静态和/或低频和/或高频交变磁场，以实现零件组织的细化、粗化和晶粒取向控制以及各种金属相的分布调控；用于成形过程中的磁极的数量、位置和磁场特性以及相应的励磁电流特性是根据零件的组织梯度要求和电磁场耦合特性进行反求的，磁控特性是完全精确的、主动控制的。