[发明专利]一种金属半熔融堆积增材制造方法及设备

摘要

本发明公开了一种金属半熔融堆积增材制造方法及设备，设备包括送丝模块、出丝嘴、电源、引弧模块、介质喷嘴、运动机构、控制系统、工件和工作台。采用电弧对金属丝进行加热，使其表面熔化但保留中心区域为非完全熔化状态，进而沿预定轨迹逐层堆积而获得需要的工件，且在送丝过程通过送丝模块及利用金属丝中间的固态相对已加工表面施加作用力以减少内部缺陷，提高加工时的运动精度以及工件质量和加工效率。本发明克服了传统增材制造需要将材料熔融带来的加工过程控制困难的问题，可以用于金属及金属基复合材料工件的高效低成本快速增材制造，尤其可实现微重力甚至无重力环境下的增材制造。

主权项

1.一种金属半熔融堆积增材制造方法，其特征在于，方法包括以下步骤：①将要打印的工件三维模型在设计辅助软件进行分层切片，生成每层的预定轨迹并输送给控制系统(9)，控制系统(9)设定送丝速度和送丝压力以及电源(4)的供电参数；②出丝嘴(3)定位至加工初始位置，预热工作台(7)；③在控制系统(9)控制下，送丝模块(1)将金属丝(2)送入出丝嘴(3)金属丝(2)从送丝模块(1)进入出丝嘴(3)；④金属丝(2)到达引弧模块(5)附近时，电源(4)发出引弧脉冲，工作介质(10)击穿形成电弧(6)；⑤送丝模块(1)按设定速度持续送丝，金属丝(2)经出丝嘴(3)向工作台(7)进给，在此过程中电源(4)继续保持电流输出，同时引弧模块(5)绕出丝嘴(3)以设定速度旋转，电弧(6)持续加热金属丝(2)，使得金属丝(2)表面迅速熔化而中间部分仍为固态的固、液两相特征；⑥送丝模块(1)将外部被电弧熔化的金属丝(2)送入沉积区域，并施加一定压力，金属丝(2)冷却并与基体或工件(11)结合凝固；⑦保持送丝‑加热过程，同时控制系统(9)控制运动机构(8)沿预定轨迹运动，直至此轨迹加工完成；⑧送丝模块(1)停止送丝，切断金属丝(2)或通过电弧(6)将金属丝(2)熔断；⑨运动机构(8)到达下一条轨迹起点；⑩送丝模块(1)继续工作，重复步骤⑤‑⑦，直至完成所有增材打印工作。