[发明专利]辅丝作用下钨-丝电弧增材制造装置与方法

摘要

本发明提供一种辅丝作用下钨‑丝电弧增材制造装置与方法，所述装置中送丝机用于输送金属丝，金属丝另一端与导丝嘴连接；第二导丝嘴和焊枪分别与电弧增材制造电源的正负极连接，主丝与焊枪两者之间产生电弧；主丝用于大量熔丝，制造成形件的基体部分，辅丝位于主丝与焊枪之间，用于消耗电弧热量，提高增材制造过程的堆积效率或制备金属间化合物构件和功能梯度材料。本发明方法通过调节工艺参数，确定不同设备的位置，得到稳定的电弧形态，对辅丝送丝时间的调整确保堆积层的成形质量，在不更换金属丝的情况下，可实现成分的连续调节；本发明有效解决了传统电弧增材制造过程中堆积层过度损伤，且堆积效率不高这一技术难题。

主权项

1.一种辅丝作用下钨‑丝电弧增材制造装置进行增材制造的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：根据待加工金属构件的几何结构进行堆积路径和工艺参数规划，选择试验所需金属丝材质，工艺参数包括堆积电流I、焊接速度v、保护气流量L、第一金属丝(5a)的送丝速度v₁、第二金属丝(5b)的送丝速度v₂；步骤二：将基板(10)表面进行机械清理，用丙酮擦拭干净，并将基板(10)通过夹具固定在工作台上；将焊枪(2)通过电缆与电弧增材制造电源(1)的负极连接；所述第二导丝嘴(6b)的一端通过电缆与电弧增材制造电源(1)的正极连接；所述第一金属丝(5a)的一端穿过第一导丝嘴(6a)，第二金属丝(5b)的一端穿过第二导丝嘴(6b)；所述保护气瓶(3)通过送气软管与焊枪(2)相连，用于提供保护气体；所述第一送丝机(4a)与第二送丝机(4b)分别用于输送第一金属丝(5a)与第二金属丝(5b)；所述第一导丝嘴(6a)的轴线垂直于基板(10)的上端面，并位于熔池(8)上方；所述焊枪(2)的轴线与第二导丝嘴(6b)的轴线分别位于第一导丝嘴(6a)的两侧；所述焊枪(2)与第二金属丝(5b)之间产生电弧；所述第一导丝嘴(6a)的轴线与第二导丝嘴(6b)的轴线之间的夹角θ₁为25°‑65°，第一导丝嘴(6a)的轴线与焊枪(2)的轴线之间的夹角θ₂为30°‑60°；所述第一导丝嘴(6a)的尖端与第二导丝嘴(6b)的尖端之间的垂直距离d₁为2‑5mm；所述第二金属丝(5b)作为主丝，用于大量熔丝以制造成形件基体部分；所述第一金属丝(5a)作为辅丝，用于少量熔丝；第二导丝嘴(6b)的尖端与熔池(8)的垂直距离d₂为3‑6mm，焊枪(2)的尖端与第二导丝嘴(6b)的尖端之间的水平距离d₃为3‑5mm；步骤三：将辅丝作用下钨‑丝电弧增材制造装置移动至路径起始点，在焊枪(2)与第二金属丝(5b)之间产生电弧，待电弧燃烧0.5‑2s后送入第一金属丝(5a)，开始按照规划路径进行堆积过程；第二金属丝(5b)的送丝速度v₂为0.8‑2.5m/min，第一金属丝(5a)的送丝速度v₁与第二金属丝(5b)的送丝速度v₂的比值η为0.1‑0.5；步骤四：当辅丝作用下钨‑丝电弧增材制造装置移动至路径终点时，停止输送第二金属丝(5b)，0.1‑0.5s后停止输送第一金属丝(5a)，完成一层堆积过程；步骤五：待成形件(9)冷却至30‑100℃，将辅丝作用下钨‑丝电弧增材制造装置移动至下一路径起始点；步骤六：反复执行步骤三、步骤四与步骤五，直至完成整个成形件(9)的成形。