[发明专利]异种金属结构件低热输入多丝电弧增材制造方法及装置

权利要求书

1.一种异种金属结构件低热输入多丝电弧增材制造方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将恒流GTA电源的负极输出端与钨极夹连接，钨极与基板平面垂直，恒流GTA电源的正极输出端通过N条电缆线并联方式分为N个回路，N的取值范围是2-8，每个回路均包括一个IGBT开关、一个导丝嘴、一种金属丝材，一条电缆线，且每个回路中的金属丝材材质是不同的；在每个回路中，IGBT开关用于控制本回路的通断，回路电缆线的一端通过IGBT开关与恒流GTA电源的正极连接，另一端与导丝嘴连接；所述N个回路中的N种金属丝材由N个送丝系统分别进行送丝，N种金属丝材的送丝方向在空间中围合成一个倒立的圆锥，N种金属丝材的末端沿其对应送丝方向的延长线交于圆锥的顶点，钨极轴线与圆锥的中轴线重合，N种金属丝材的送丝方向位于圆锥的母线上，且N条母线均匀分布在圆锥表面上，N种金属丝材的端部到钨极端部的距离为d为3-6mm；

步骤二：根据异种金属构件的三维模型，确定三维模型高度方向，沿三维模型高度方向分层切片，进一步确定每个层片的成形路径及其对应路径上的金属材质；

步骤三：开启恒流GTA电源与保护气系统，设定堆积工艺参数，根据规划的层片上的成形路径及该路径上需要填充的金属材质，闭合对应金属丝材所在回路上的IGBT开关，同时断开其余N-1个回路上的IGBT开关，开启需要填充的金属丝材的送丝系统，GTA电弧建立在钨极与金属丝材之间，丝材熔化形成的熔滴直接作用于基板或堆积层上；如果在同一条成形路径的不同部分需要填充不同的金属材质，只需将需要填充的金属丝材所在回路上的IGBT开关闭合，同时断开其余回路上的IGBT开关；

步骤四：GTA枪提升一个层片高度，层间等待时间t设定为0-30s，继续重复步骤三，直到异种金属构件的成形达到设定尺寸和异种金属填充区域要求为止。

2.根据权利要求1所述的一种异种金属结构件低热输入多丝电弧增材制造方法，其特征在于：步骤一中金属丝材材质选自高强钢、铝合金、不锈钢、镍基高温合金、铜合金、钛合金。

3.根据权利要求1所述的一种异种金属结构件低热输入多丝电弧增材制造方法，其特征在于：步骤三中堆积工艺参数为堆积电流80-200A，填丝速度0.2-2.8m/min。

4.一种异种金属结构件低热输入多丝电弧增材制造装置，其特征在于，包括：GTA电源(1)、IGBT开关(2)、钨极(3)、钨极夹(4)、送丝系统(5)、导丝嘴(6)、金属丝材(7)、电缆线(8)、基板(9)；

恒流GTA电源(1)的负极输出端与钨极夹(4)连接，钨极(3)与基板(9)平面垂直，恒流GTA电源(1)的正极输出端通过N条电缆线(8)并联方式分为N个回路，N的取值范围是2-8，每个回路均包括一个IGBT开关(2)、一个导丝嘴(6)、一种金属丝材(7)，一条电缆线(8)，且每个回路中的金属丝材材质是不同的；在每个回路中，IGBT开关用于控制本回路的通断，回路电缆线的一端通过IGBT开关(2)与恒流GTA电源(1)的正极连接，另一端与导丝嘴(6)连接；所述N个回路中的N种金属丝材由N个送丝系统分别进行送丝，N种金属丝材的送丝方向在空间中围合成一个倒立的圆锥，N种金属丝材的末端沿其对应送丝方向的延长线交于圆锥的顶点，钨极轴线与圆锥的中轴线重合，N种金属丝材的送丝方向位于圆锥的母线上，且N条母线均匀分布在圆锥表面上，N种金属丝材的端部到钨极端部的距离为d为3-6mm。