[发明专利]大型金属合金件的3D粗成型方法及系统

说明书

本发明公开了一种大型金属合金件的3D粗成型方法及系统，所述方法和系统在坯料边缘通过闪光焊块按着程序堆积快速形成边缘轮廓层，通过自耗电极熔炼形成的熔体在坯料上的堆积，同时通过若干个可变换形状的电磁约束器，实现熔体的约束，防止在闪光焊块间熔体流出，进而实现局部形状的粗成型，通过设定的工艺路线，随着边缘闪光焊块按着程序形成及电磁约束器的位置变换，实现特定形状坯料的成型，然后通过精密加工的方式去除表面形状不规则部分，实现大型复杂零件的成型，所述方法和系统具有打印效率高，成本低等优点。

技术领域

本发明涉及3D打印装置技术领域，尤其涉及一种大型金属合金件的3D粗成型方法及系统。

背景技术

金属材料的3D打印成型或者增材制造技术，是快速原型制造技术的一种，是20世纪新兴制造技术，是工业制造4.0的最具潜力的技术。其通过三维建模软件对所要制造的零件进行建模，再通过软件采用切片的方式形成程序，最后通过计算机控制3D打印设备实现零件的逐层成型。3D打印具有可制备任意复杂零件、生产周期短、材料利用率高等优点、目前在工业领域获得广泛应用。常用的金属材料的3D打印成型或者增材制造方式有金属激光烧结成型、金属激光熔覆成型、金属电子束熔化成型、金属微束等离子弧熔覆成型、金属粘结剂喷射成型等，这些方法通常经过金属粉末或者细金属丝的熔化来逐层打印金属零件，其中以激光熔化类型的3D成型应用最为广泛，同时对金属粉末的粒径及球形度要求高，并主要适用于小型零件。对于尺寸巨大的金属复杂构件由于打印设备及打印效率和成本的限制，仍然以传统的铸造技术为主。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种打印效率高，成本低的大型金属合金件的3D粗成型方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：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的电流及电压值与送丝速度参数，获得自耗金属丝熔化后形成的堆积峰及熔池半径R设计高度的参数值；测定电磁约束器可以实现磁约束的电流、电压及距成型坯料外围的距离，测定闪光焊机械手连接设定闪光焊块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，通过对待加工大型金属合金薄壁件的三维造型，设定焊块轮廓线轨迹程序及自耗金属丝轨迹线，在主控制系统中设定运行程序；

然后将水平基台水平放置至主升降旋转柱上，将初始打印体固定在水平基台上，然后通过主控制系统控制自耗等离子发生器至初始打印体上方的初始位置，然后通过主控制系统控制闪光焊机械手夹持闪光焊块送至初始位置；

对电磁约束器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夹持闪光焊块沿着程序设定的焊块轮廓线进行闪光焊块连接，当闪光焊块封闭后，启动电磁约束器于闪光焊块围成的轮廓线外侧的初始位置处，并通过主控制系统启动自耗等离子发生形成等离子电弧，调整等离子电弧的位置，使得自耗等离子发生器位于合适的高度，然后根据主控制系统内设置的自耗金属丝轨迹线进行等离子熔炼，自耗金属丝熔化为液滴并滴入初始打印体上，完成一条轨迹线后自耗等离子发生器回到轨迹线节点位置，通过直线运动进入下一个轨迹线节点，然后再次根据主控制系统内设置的自耗金属丝轨迹线进行熔炼，通过电磁约束器施加电磁约束力，保证闪光焊块间的缝隙中的金属不流出；