[发明专利]一种金属构件快速成形方法

说明书

本发明公开了一种金属构件快速成形方法，属于冶金技术领域。本发明包括以下步骤：步骤A：准备好金属构件快速成形装置；步骤B：将金属构件外壳三维几何尺寸数据输入至计算机；步骤C：机械臂和焊头在承载板上3D打印出金属构件外壳；步骤D：将新的自耗电极夹持在电极夹持件上，向金属构件外壳内部填充精炼渣；步骤E：向自耗电极通电；步骤F：吹送惰性气体；步骤G：关闭电源和惰气供应机构。本发明的目的在于克服现有的快速成型技术在成形大尺寸结构件时表现出的效率较低、品质较低的不足，提供了一种金属构件快速成形方法，将快速成形工艺和特种冶金工艺的优势相结合，能够显著提高大尺寸金属构件快速成形的生产效率和产品品质。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，更具体地说，涉及一种金属构件快速成形方法，适用于钢铁材料及其他金属材料的构件制造。

背景技术

当前，能够直接获得不规则零件的技术主要是铸造技术和快速成型技术。铸造技术发展已久，钢液可直接成型，但生产效率太低，适合复杂零件的制造。快速成型技术是二十世纪八十年代后期出现的一项新型加工技术，它集成了现代数控技术、CAD/CAM技术及材料科学等领域的最新成果，可将设计构思自动、快速地转化为具有一定结构和功能的零件原型或直接制造出零件。快速成型技术与传统加工方法相比，可缩短生产周期，实现智能化生产。

金属增材制造技术被普遍看作是增材制造技术领域最具难度的前沿发展方向，按热源类型可分为激光、电子束和电弧3类。过去主要研究以激光、电子束为热源的粉基金属增材制造技术，如：激光近净成形技术LENS、选择性激光融化SLM、激光融化沉积LMD等，通过不断熔化或烧结金属粉来连续逐层制备复杂结构零部件，现已应用于航空航天、国防军工等高精尖技术领域部分关键零部件，但其成形速率慢，设备昂贵，且粉基原料制备成本和使用成本过高。在钢铁材料的快速成型方面，由于钢的凝固特点，技术难度很大，成本昂贵，生产效率过低。因此，现有的快速成型技术在成形大尺寸结构件时表现出一定的局限性，需要发展新的技术提高生产效率，降低生产成本。

现有技术中关于快速成型技术已有相关专利公开，如专利公开号：CN 106312069A，公开日：2017年01月11日，发明创造名称为：一种増材制造的熔池控制方法，该申请案公开了一种电弧増材成型法和熔融沉积増材制造法的熔池控制技术，其关键在于使用其他材料在熔池边缘搭建一个可以限制金属液流动的外框或轮廓，利用液体本身的表面张力和对其他材料的斥力，约束液态金属的流动。在进行金属材料的成型时，成型台上安装的震动模块会对熔池进行震动使液态金属在被轮廓约束的区域内可以均匀铺开。但是该申请案的不足之处在于：电弧增材制造技术WAAM相对于传统冶金制造流程，效率仍不具可比性，且产品的纯净度完全依赖丝材的纯净度，而丝材制作工艺也较为复杂，限制了成形件材料向高品质和多样性方向的发展。

综上所述，如何克服现有的快速成型技术在成形大尺寸结构件时表现出的效率较低、品质较低的不足，是现有技术中亟需解决的技术难题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有的快速成型技术在成形大尺寸结构件时表现出的效率较低、品质较低的不足，提供了一种金属构件快速成形方法，将快速成形工艺和特种冶金工艺的优势相结合，能够显著提高大尺寸金属构件快速成形的生产效率和产品品质。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的金属构件快速成形方法，包括以下步骤：

步骤A：准备好金属构件快速成形装置，其中，将新的承载板安装在冷却机构上；

步骤B：将需要生产的金属构件外壳三维几何尺寸数据输入至计算机，准备好金属构件要求的金属成分原料金属丝和自耗电极；

步骤C：开启冷却机构；计算机控制机械臂和焊头在承载板上3D打印出金属构件外壳，并通过风冷机构向金属构件外壳外部吹送空气；