[发明专利]大型金属合金件的3D粗成型方法及系统

权利要求书

1.一种大型金属合金件的3D粗成型方法，其特征在于包括如下步骤：

首先进行整个工序前测定自耗等离子发生器（9）的电流及电压值与送丝速度参数，获得自耗金属丝（10）熔化后形成的堆积峰（33）及熔池半径R设计的参数值；测定电磁约束器（7）可以实现磁约束的电流、电压及距成型坯料（11）外围的距离，测定闪光焊机械手（22）焊接闪光焊块（27）焊连接面牢固连接的电流及电压值，并将上述数据输入主控制系统（19），通过对待加工大型金属合金件的三维造型，设定焊块轮廓线（28）轨迹程序及自耗金属丝轨迹线（30），在主控制系统（19）中设定运行程序；

然后将水平基台（14）水平放置至主升降旋转柱（15）上，将初始打印体（26）固定在水平基台（14）上，然后通过主控制系统（19）控制自耗等离子发生器（9）至初始打印体（26）上方的初始位置，然后通过主控制系统（19）控制闪光焊机械手（22）夹持闪光焊块（27）送至初始位置；

对电磁约束器（7）中充入循环用冷却水，并在初始位置开始控制闪光焊机械手（22）夹持闪光焊块（27）沿着程序设定的焊块轮廓线（28）进行闪光焊块（27）粘连接，当闪光焊块（27）封闭后，启动电磁约束器（7）于闪光焊块（27）围成的轮廓线外侧的初始位置处，并通过主控制系统（19）启动自耗等离子发生器（9）形成等离子电弧，调整等离子电弧的位置，使得自耗等离子发生器（9）位于合适的高度，然后根据主控制系统（19）内设置的自耗金属丝轨迹线（30）进行等离子熔炼，自耗金属丝（10）熔化为液滴并滴入初始打印体（26）上，完成一条轨迹线后自耗等离子发生器（9）回到轨迹线节点（32）位置，通过直线运动进入下一个轨迹线节点（32），然后再次根据主控制系统（19）内设置的自耗金属丝轨迹线（30）进行熔炼，通过电磁约束器（7）施加电磁约束力，保证闪光焊块（27）间的缝隙中的金属不流出；

该过程直至每层中最内侧的自耗金属丝轨迹线（30）完成，此时第一层合金材料堆积完成，停止自耗等离子发生器（9）的送丝功能，停止自耗金属丝（10）的送丝，按着轨迹线节点（32）移动至上端面（13）的中心，以免等离子电弧高温损坏闪光焊机械手（22），然后将自耗等离子发生器（9）提升一个堆积峰（33）的高度，然后主控制系统（19）控制闪光焊机械手（22）夹持闪光焊块（27）再次按着主控制系统（19）内待加工的大型金属合金件的轮廓线轨迹粘连接，然后使得自耗等离子发生器（9）按着轨迹线节点（32）移动至待加工的大型金属合金件的设计形状（29）的边缘处，启动自耗等离子发生器（9）的送丝功能，同时使其按着主控制系统（19）内设置的自耗金属丝轨迹线（30）运动，自耗金属丝（10）熔化为液滴并滴入成型坯料（11）上，同时使得各个电磁约束器（7）围绕闪光焊块（27）包围形成的轮廓不断的运动并变换各个电磁约束器（7）的分布形状，该过程直至最后的自耗金属丝轨迹线（30）完成，该层堆积完成，随着自耗等离子发生器（9）不断的将熔滴滴入和闪光焊块（27）的不断粘连结，成型坯料（11）的形状及尺寸不断逐层接近待加工大型金属合金件的设计形状，最终形成完整的成型坯料（11）。

2.如权利要求1所述的大型金属合金件的3D粗成型方法，其特征在于：所述初始打印体（26）、闪光焊块（27）以及自耗金属丝（10）与待打印的大型金属合金件的成分相同。

3.如权利要求1所述的大型金属合金件的3D粗成型方法，其特征在于：每层中所述闪光焊块（27）的高度高于同层的堆积峰（33）的高度。

4.如权利要求1所述的大型金属合金件的3D粗成型方法，其特征在于：定义自耗金属丝（10）的熔池半径为R，待加工的大型金属合金件的设计形状（29）与闪光焊块（27）内侧的距离为d，为加工余量，且满足-RdR，每层的堆积层自耗金属丝轨迹线（30）与上一层的堆积层自耗金属丝轨迹线（30）为交替关系，即该层的该位置为堆积峰（33），则下一层的该位置为堆积谷（34），因此，在使用所述自耗等离子发生器（9）进行自耗金属丝（10）的堆积的过程中，上层堆积的熔化后的自耗金属丝（10）将下层的堆积谷（34）填满并形成堆积峰（33）。