[发明专利]一种基于TIG电弧的钛合金增材制造装置及方法

说明书

本发明公开一种基于TIG电弧的钛合金增材制造装置及方法，向TIG焊机传输的氮气在TIG焊枪作用下电离，形成等离子电弧，焊丝在等离子电弧的作用下融化，电离的氮气与熔融态的钛合金原位反应，在待加工的钛合金基板表面堆垛形成具有氮化钛增强相的增材结构件。本发明在钛合金增材制造的过程中，同时实现对钛合金材料的强化，无需再额外进行材料的二次强化，操作工艺简单，扩大了钛合金材料的使用范围。

技术领域

本发明涉及钛合金制造领域，特别是涉及一种基于TIG电弧的钛合金增材制造装置及方法。

背景技术

TIG(Tungsten Inert Gas)焊是非熔化极气体保护电弧焊的英文简称。它是用纯钨或活化钨(钍钨、铈钨、锆钨、镧钨)作为不熔化电极的惰性气体保护电弧焊，利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法。

钛及钛合金由于其密度低、比强度高、抗腐蚀性好等优点，被认为是最有前途的金属结构材料之一。因为增材制造具有切片分层的技术特点，所以被广泛应用于钛合金复杂零件的制造中。但由于钛合金应用领域的特殊性，常处于高温、腐蚀等复杂的工作环境中，使得钛合金材料逐渐无法满足日益复杂的服役环境。当前，关于钛合金材料的使用普遍采用先成形、后强化的方式来制造具有一定性能强化的钛合金零件。这种方式流程复杂、成本较高，极大限制了钛合金材料的应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于TIG电弧的钛合金增材制造装置及方法，实现在钛合金增材制造的过程中，同时实现对钛合金材料的强化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于TIG电弧的钛合金增材制造装置，所述钛合金增材制造装置包括：

工作平台，用于放置待加工的钛合金基板；

送丝机构，用于向增材制造过程提供所需的焊丝；

非熔化极气体保护电弧TIG焊机，用于形成等离子电弧；

氮气瓶和氩气瓶，分别通过管道与所述TIG焊机连通，用于向所述TIG焊机提供氮气和氩气；

控制中心，分别与所述工作平台、所述送丝机构和所述TIG焊机连接；所述控制中心控制所述TIG焊机的电流，形成所述等离子电弧；所述控制中心还分别控制所述工作平台和所述送丝机构，使所述焊丝经所述等离子电弧后融化，与所述氮气反应，滴落在所述待加工的钛合金基板上。

可选的，所述钛合金增材制造装置还包括：气体配比器，所述氮气瓶和所述氩气瓶分别与所述气体配比器连接，所述气体配比器与所述焊机连接，所述气体配比器用于控制所述氮气的流量和所述氩气的流量。

可选的，所述送丝机构包括：

送丝臂；

送丝嘴，设置于所述送丝臂的执行端；

送丝控制器，分别与所述控制中心和所述送丝臂的固定端连接；所述送丝控制器接收所述控制中心发送的所述送丝控制指令，控制所述送丝臂带动所述送丝嘴，使所述送丝嘴位于所述等离子电弧的正下方。

可选的，所述控制中心用于发送电弧控制指令至所述TIG焊机；

所述TIG焊机包括焊枪臂和TIG焊枪；所述焊枪臂的固定端与所述控制中心连接，所述焊枪臂的执行端设置所述TIG焊枪；所述焊枪臂根据所述电弧控制指令，控制所述TIG焊枪形成所述等离子电弧。

一种基于TIG电弧的钛合金增材制造方法，所述方法包括：

将清洗干净的待加工的钛合金基板固定在工作平台上；

向所述待加工的钛合金基板的增材制造过程提供所需的焊丝；