[发明专利]一种采用等离子热源进行双金属电弧增材制造的方法

说明书

本发明公开了一种采用等离子热源进行双金属电弧增材制造的方法，该方法采用等离子焊机作为热源，双金属焊丝中的焊丝A和焊丝B同时作为熔覆的填充材料，焊丝A和焊丝B分别通过与其对应的送丝系统按照所需的送丝速度将焊丝A和焊丝B一起送入等离子弧产生的熔池中进行熔化，形成混熔焊丝；利用增材制造软件对待打印的工件进行建模，根据该工件的材料性能，确定每层增材层高，用电弧增材制造切片软件在Z方向上对零件数模按照确定层高进行分层切片，每层切片的熔覆方式为：外壁采用的混熔焊丝进行回字型直线熔覆，内层采用混熔焊丝进行直线填充熔覆。

技术领域

本发明涉及一种采用等离子热源进行双金属电弧增材制造的方法，属于3D打印技术领域。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。

增材制造技术常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

电弧增材制造技术(WireArcAdditive Manufacture，WAAM)是一种利用逐层熔覆原理，采用熔化极惰性气体保护焊接(MIG)、钨极惰性气体保护焊接(TIG)以及等离子体焊接电源(PA)等焊机产生的电弧为热源，通过丝材的添加，在软件程序的控制下，根据三维数字模型由线-面-体逐渐成形出金属零件的先进数字化制造技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用等离子热源进行双金属电弧增材制造的方法，该方法采用两种不同的金属焊丝同时进行熔覆，将两种金属合金相加合形成具有双金属结构的产品，该产品相比于单一种金属的强度或硬度，双金属结构产品具有更优的性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种采用等离子热源进行双金属电弧增材制造的方法，该方法采用等离子焊机作为热源，双金属焊丝中的焊丝A和焊丝B同时作为熔覆的填充材料，焊丝A和焊丝B分别通过与其对应的送丝系统按照所需的送丝速度将焊丝A和焊丝B一起送入等离子弧产生的熔池中进行熔化，形成混熔焊丝；利用增材制造软件对待打印的工件进行建模，根据该工件的材料性能，确定每层增材层高，用电弧增材制造切片软件在Z方向上对零件数模按照确定层高进行分层切片，每层切片的熔覆方式为：外壁采用的混熔焊丝进行回字型直线熔覆，内层采用混熔焊丝进行直线填充熔覆。

其中，混熔焊丝中，焊丝A和焊丝B的混熔比例与焊丝A和焊丝B的送丝速度比例一致。

其中，内层的填充方式有：每段增材焊道呈回字型直线填充、每段增材焊道沿X轴方向进行直线填充、每段增材焊道沿Y轴方向进行直线填充或每段增材焊道呈折线形进行直线填充。

其中，等离子弧的焊接电流为290A，等离子气流量为1.8L/min，沉积速度为5mm/S，保护气流量为20L/min。

其中，焊丝A为镍基Inconel718焊丝，焊丝B为铜基ER Cu焊丝，焊丝A的送丝速度为1.8m/min，焊丝B的送丝速度为0.9m/min。

其中，当内层的直线填充方式采用每段增材焊道呈折线形进行直线填充时，相邻层的内层的直线填充夹角为0～90°。