[发明专利]一种使用电弧增材制造修复壳体破损的方法

说明书

本发明公开了一种使用电弧增材制造修复壳体破损的方法，包括以下步骤：对壳体的破损缺口（2）进行处理，使破损缺口（2）成为光滑的规则形状缺口；建立规则形状缺口的CAD模型，将CAD模型转换为STL模型；对STL模型进行切片处理，并根据规则形状缺口的几何形状规划焊枪行走路径；调节增材制造参数并启动焊枪，焊枪开始按规划路径行走，同时输送焊丝，熔融焊丝逐层沉积在规则形状缺口处直至修复完毕。将电弧填丝增材制造成功运用到铝合金壳体的修补之中，通过机械加工将破损处加工成规则的几何形状再建立数字模型，规则的数字模型更容易规划出合理有效的行走路径，大大提高了修复的准确性。

技术领域

本发明涉及一种使用电弧增材制造修复壳体破损的方法，属于增材修复壳体破损的方法技术领域。

背景技术

增材制造(additive manufacturing)俗称“3D打印”是一种通过逐层累加原材料将虚拟数字模型转变为实体部件的新型材料加工方法。与传统的加工模式相比，增材制造具有精度高、加工周期短、成形个性化、材料多样性、成本低廉等特点。

增材制造思想最早起源于19世纪末美国一项分层构造地貌地形图的专利，直到1988年美国的3D Systems公司生产出了第一台3D打印装备SLA250，开创了3D打印技术发展的新纪元。1992年美国DTM公司的激光选区烧结装备研发成功，开启了3D打印技术发展热潮。目前已开发出的可用于增材制造的材料多达14类，其中金属增材制造是整个增材体系最为前沿和最具潜力的技术，是增材制造技术重要的发展方向。

增材制造除了加工一些零部件外，也被尝试应用在高性能成形修复方面。早在21世纪初激光选区熔化(SLM)技术对军用直升机上破损的钛合金构件进行了修复，而且比直接更换新构件节省了4万美元。现在每年利用激光熔敷修复涡轮叶片的产业已达到数千万美元。以激光和电子束为热源的增材制造对于小型精密零部件的修复有些得天独厚的优势，但也存在很多的局限性。以激光和电子束为热源的增材制造沉积效率较低约为10g/min，这限制了该技术在中大型部件修复上的应用，同时设备动辄上百万的价格也令人望而却步。

电弧增材制造(WAAM)以较快的沉积效率(10kg/h)、低廉的设备成本和较好的成形精度得到了越来越多的关注。特别对于铝合金材料的加工来讲，电弧增材制造能够避免激光在铝合金表面出现的高反光率的问题。本发明基于电弧增材制造的优势和使用激光熔敷修复铝合金壳体的不经济性，提出一种使用电弧增材制造修复铝合金壳体破损的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种使用电弧增材制造修复壳体破损的方法，以便能够经济、快速的修复壳体。

为达到上述目的，本发明提供一种使用电弧增材制造修复壳体破损的方法，包括以下步骤：

步骤一：对壳体的破损缺口进行处理，使破损缺口成为光滑的规则形状缺口；

步骤二：建立规则形状缺口的CAD模型，将CAD模型转换为STL模型；

步骤三：对STL模型进行切片处理，并根据规则形状缺口的几何形状规划焊枪行走路径；

步骤四：调节增材制造参数并启动焊枪，焊枪开始按规划路径行走，同时输送焊丝，熔融焊丝逐层沉积在规则形状缺口处直至修复完毕。

优先地，对壳体的破损缺口进行切削加工和打磨处理，使破损缺口成为光滑的梯形缺口，梯形缺口底面与侧面的夹角不小于135°。

优先地，步骤三中所述的焊枪行走路径为：焊枪位于梯形缺口上方，焊枪在距离梯形缺口下底面边界线1mm-3mm处横向沉积第一层的第一道沉积层；完成第一层的第一道沉积层后，焊枪沿水平方向纵向平移第一道沉积层宽度的三分之二，然后焊枪开始沉积第一层的第二道沉积层，直至沉积层将梯形缺口底面铺满；在第一层的基础上按照沉积第一层的方式沉积第二层，每沉积完一层沉积层焊枪上升0.5mm直至达到设定的目标高度，目标高度大于等于梯形缺口的高度。