[发明专利]使用振动时效控制应力变形的电弧增材装置及方法

权利要求书

1.一种采用使用振动时效控制应力变形的电弧增材装置进行电弧增材的方法，其特征在于，所述装置包括焊枪（3），基板（1），焊接工作台（2），电磁夹具（10）和激振器（11）；所述电磁夹具（10）用于将基板（1）固定在焊接工作台（2）上，所述激振器（11）与基板（1）连接，用于电弧增材过程中的振动和增材后的构件的振动时效处理；振动成型的电弧增材装置还包括振动传感器（5），振动时效控制装置（8）；所述振动传感器（5）固定于基板（1）上表面，并与振动时效控制装置（8）相连，振动传感器（5）将检测到的振动幅度和振动频率发送给振动时效控制装置（8），振动时效控制装置（8）与激振器（11）连接，用于控制激振器（11）的振动幅度和振动频率；还包括振动装置外接电源（6），用于为振动传感器（5），激振器（11）和振动时效控制装置（8）供电，还包括电弧增材制造电源（4）和计算机控制系统（7）；焊枪（3）和焊接工作台（2）分别与电弧增材制造电源（4）的两极相连，所述计算机控制装置控制焊枪（3）的引弧、熄弧和移动，还包括振动工作台（13）和橡胶垫（12）；当用于增材后的构件的振动时效处理时，橡胶垫（12）设置在振动工作台（13）上，构件连同基板（1）放置在橡胶垫（12）上方，振动传感器（5）固定于基板（1）的上表面，激振器（11）与基板（1）连接，振动时效控制装置（8）与激振器（11）和振动传感器（5）连接；

方法为：在每一层电弧增材时，对放置增材构件的基板（1）施加振动；每一层电弧增材后，施加振动进行时效处理；将增材后的构件和基板移至设有橡胶垫的振动工作台进行振动时效处理；方法具体包括如下步骤：

步骤（1）：根据零件形状构建三维实体模型，将三维实体模型进行切片处理，并导入计算机控制系统（7），计算机控制系统（7）根据模型生成加工程序文件；

步骤（2）：将基板（1）打磨清理干净后，使用电磁夹具（10）固定于焊接工作台（2）上表面；将焊枪（3）移动至起弧点上方，并使焊枪（3）位于基板（1）上方并垂直于基板（1）；

步骤（3）：启动激振器（11）与振动时效控制装置（8），并通过振动传感器（5）检测振动幅度、振动频率，再将振动幅度、振动频率控制在预设的区间内，此时振动频率应控制在50Hz以下、激振力控制在5KN以内；

步骤（4）：引燃电弧，焊枪（3）沿预设路径运动，在被施加机械振动的条件下，完成一层堆积层的成形；在振动的条件下进行增材制造，以使得熔池轻微振荡，起到搅拌熔池，提高成形构件的质量的作用；

步骤（5）：关闭激振器（11），使用焰枪对增材制造构件表面进行快速扫描，均匀化构件中的残余应力；

步骤（6）：控制电磁夹具（10）松开，重新启动激振器（11），通过振动时效控制装置（8）控制振动频率至构件和基板整体系统的固有频率附近，对增材制造构件进行振动时效处理；

步骤（7）：在振动持续10±2分钟后，降低振幅和频率至步骤（3）中的范围，控制电磁夹具重新夹紧；

步骤（8）：重复步骤（4）至步骤（7），直至增材制造构件成形完成，关闭激振器（11）；

步骤（9）：松开电磁夹具（10），将构件连同激振器移动至振动工作台（13）上，启动激振器（11），通过振动时效控制装置将振频控制在构件和基板整体系统的固有频率附近，对构件进行振动时效处理；

步骤（10）：振动持续30±10分钟后，关闭激振器和振动控制装置，完成振动时效处理。