[发明专利]一种中空结构无支撑CMT电弧成形方法

说明书

本发明属于3D打印技术领域，公开了一种中空结构无支撑CMT电弧成形方法，基于XYZ三维坐标系执行打印操作；所述打印操作包括：以A点在XY平面投影位置为起弧点，沿X轴方向向B点在XY平面的投影位置执行一层一道CMT电弧打印，完成一层打印后，焊枪沿Z轴方向升高，沿X轴方向，进行多层一道的电弧堆焊，直至完成垂直壁AB打印；并参照上述方法打印垂直壁CD。在垂直壁AB上，以垂直壁AB顶端A点作为起弧点，沿X轴方向进行一层一道打印，完成一层打印后，沿Y轴方向继续推进增材建造打印，直至搭接上垂直壁CD，完成悬空金属结构打印。本发明提供的中空结构无支撑CMT电弧成形方法能够实现无支撑打印中空结构。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种中空结构无支撑CMT电弧成形方法。

背景技术

CMT电弧增材技术是一种以电弧为热源的3D打印技术，通过丝材的添加，在程序的控制下，根据三维数字模型由线-面-体逐渐堆焊成形出金属零件。但是由于3D打印设备的单向制造特性，很多3D打印模型并不能直接打印，需要面向3D打印进行模型处理，如模型分割、模型支撑结构设计、模型切片等，尤其模型支撑结构设计。支撑结构是3D打印中必需考虑的问题，一方面对于悬垂或桥梁的模型结构，如不加支撑会因自身重力影响而坠落，最终导致模型无法打印成型；另一方面，添加支撑结构增加了材料成本，增加了后处理工作。因此，现有技术中一般的经验法则是：如果悬垂物与垂直方向倾斜的角度小于45°，那么可以不使用3D打印支撑结构打印该悬垂物；与垂直方向成45°以上角度的悬垂需要3D打印支撑结构。

发明内容

本发明提供一种中空结构无支撑CMT电弧成形方法，解决现有技术中CMT电弧成形无法实现无支撑打印的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种中空结构无支撑CMT电弧成形方法，基于XYZ三维坐标系执行打印操作；所述打印操作包括：

以A点在XY平面投影位置为起弧点，沿X轴方向向B点在XY平面的投影位置执行一层一道CMT电弧打印，完成一层打印后，焊枪沿Z轴方向升高，沿X轴方向，进行多层一道的电弧堆焊，直至完成垂直壁AB 打印，其中，焊接速度的范围是0.2～0.3m/min，送丝速度的范围是 5～6m/min，焊接电流的范围是145～155A，焊接电压的范围是20～24V，单道焊缝宽度的范围是5.5～6.0mm，每层厚度的范围是3.5～4.0mm，道间停留时间的范围是25～30s；

在Y轴方向上距离垂直壁AB一定距离处，以D点在XY平面投影位置为起弧点，沿X轴方向向C点在XY平面投影位置执行一层一道CMT 电弧打印，完成一层打印后，焊枪沿Z轴方向升高，沿X轴方向，进行多层一道的电弧堆焊，直至完成垂直壁CD打印，其中，其中，焊接速度的范围是0.2～0.3m/min，送丝速度的范围是5～6m/min，焊接电流的范围是 145～155A，焊接电压的范围是20～24V，单道焊缝宽度的范围是5.5～6.0mm，每层厚度的范围是3.5～4.0mm，道间停留时间的范围是25～30s；

在垂直壁AB上，以垂直壁AB顶端A点作为起弧点，沿X轴方向进行一层一道打印，完成一层打印后，沿Y轴方向继续推进增材建造打印，直至搭接上垂直壁CD，完成悬空金属结构打印，其中，焊枪倾斜角度范围是32°～34°，焊接速度的范围是0.1～0.2m/min，送丝速度范围是 1.5～2.0m/min，焊接电流范围是110～120A，焊接电压范围是15～18V，单道焊缝宽度范围是4.0～4.2mm，每层厚度的范围是1.5～2.0mm，道间停留时间保持60s～65s。

进一步地，所述打印操作采用的焊线的化学成分重量百分比为：C： 0.38～0.45％，Si：0.90～1.15％，Mn：0.45～0.50％，Cr：4.8～5.0％，Mo： 1.20～1.40％，V：0.15～0.30％，p≤0.030％，S≤0.030％，余量为Fe及不可避免杂质。

进一步地，所述沿Y轴方向继续推进增材建造打印包括：