[发明专利]一种基于热质控制的网格交叉结构电弧增材成形方法

说明书

本发明提供了一种基于热质控制的网格交叉结构电弧增材成形方法，包括以下步骤：奇数层时，网格交叉结构两条边设为A和B，边B直接成形，边A分成3段：搭接段a、b和交叉段c，搭接段a和b均采用步骤1确定的成形工艺参数，交叉段c送丝速度设为0；偶数层时，网格交叉结构两条边分别为A’和B’，A’直接成形，B’分成3段：搭接段d、e和交叉段f，搭接段d和e均采用步骤1确定的成形工艺参数，交叉段f送丝速度设为0，如此往复，完成交叉结构的电弧增材成形。本发明提出的网格交叉结构电弧增材成形方法通过对热质输入的精确控制有效地避免了直接搭接产生的交叉段隆起，确保整个增材过程顺利进行，且能保证交叉段连接良好。

技术领域

本发明属于增材制造领域，涉及一种电弧增材成形方法，具体涉及一种基于热质控制的网格交叉结构电弧增材成形方法。

背景技术

增材制造技术基于离散－堆积原理，通过既定热源对金属材料的逐层熔化，沉积生长，直接由三维模型近净成形高性能结构件，是未来结构件先进制造发展的重要方向。其中，电弧增材是采用电弧热为热源、丝材为原材料的一种增材制造技术。与其他金属增材制造技术相比较，电弧增材整套系统的成本是激光增材的激光器成本的几分之一甚至十几分之一，电弧增材制造的设备成本更低；可达每小时几公斤的沉积速度，沉积效率高；电-电弧转换率85％以上，而电-光转换率最多也只有25％左右，运行成本低。

然而，电弧增材不同于以激光、电子束为热源的增材制造技术，电弧增材单层的厚度可达毫米量级。采用电弧增材，网格交叉结构交叉段采用直接搭接的方式将造成交叉段隆起严重，交叉段高度将逐渐高于其他部位，最终导致成形过程难以继续进行。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种基于热质控制的网格交叉结构电弧增材成形方法，克服现有技术中直接搭接造成交叉段隆起的不足，通过对送丝量和热输入的精确控制，改善了交叉段的成形表面质量，同时保证了交叉段的连接性能，最终完成网格交叉结构的快速优质研制生产，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下技术方案：

一种基于热质控制的网格交叉结构电弧增材成形方法，该电弧增材成形方法包括以下步骤；

步骤1，对结构件的三维模型进行读取和解析，根据最终尺寸要求确定成形工艺参数、以及实际成形的单道焊缝宽度；

步骤2，奇数层时，网格交叉结构两条边设为A和B，边B直接成形，边A分成3段：搭接段a、b和交叉段c，搭接段a和b均采用步骤1确定的成形工艺参数，交叉段c送丝速度设为0；

步骤3，偶数层时，网格交叉结构两条边分别为A’和B’，边A’与奇数层的边A共线，在边A上成形，边B’与奇数层的边B共线，在边B上成形；成形时，A’直接成形，B’分成3段：搭接段d、e和交叉段f，搭接段d和e均采用步骤1确定的成形工艺参数，交叉段f送丝速度设为0，如此往复，完成交叉结构的电弧增材成形。

进一步地，在奇数层，两条焊道搭接长度为(1/4-1/3)W₁，其中W₁为直接成形边B对应的单道焊缝宽度；

在偶数层，两条焊道搭接长度为(1/4-1/3)W₂，其中W₂为直接成形边A’对应的单道焊缝宽度。

本发明提供的本发明提供了一种基于热质控制的网格交叉结构电弧增材成形方法，带来了有益的技术效果：

采用基于热质控制的电弧增材成形技术手段，对热输入和送丝量进行精确控制，从而精确控制成形精度和内部组织大小和分布情况，能达到改善成形件的成形表面质量、成形精度和提升构件整体性能尤其是交叉段连接性能的目的。

附图说明

图1示出本发明所述的网格交叉电弧增材成形路径示意图；