[发明专利]一种电弧增材制造成形质量的主动控制方法

摘要

本发明公开了一种电弧增材制造成形质量的主动控制方法，根据弧焊熔池热源模型、傅里叶定律、热传导及流体力学理论，建立了电弧增材制造成形熔池稳定性的热力学判据；根据熔覆工艺参数及外加冷却系统控制参数与层间温度及成形质量之间的匹配关系，建立了成形质量表征量与成形工艺参数的解析模型。基于熔池稳定性热力学判据及成形质量表征量与工艺参数的解析模型，获得了电弧增材制造优化的层间温度分布特征，在计算机的辅助下，通过主动控制层间温度实现电弧增材制造成形质量的主动控制。该发明为保证电弧增材制造成形件良好的表面质量及力学性能提供了一种有效方法。

主权项

1.一种电弧增材制造成形质量的主动控制方法，其步骤包括：(1)金属件的模型分层：根据成形金属件的三维CAD模型的形状结构，对该模型进行分层切片处理；(2)生成堆积路径：计算机根据各分层切片的尺寸和形状特点进行成形路径规划，生产各层成形所需的数控代码，利用生产的数控代码控制数控机床的运动路径以实现各层轮廓的成形；(3)设定最优层间温度控制算法：根据成形金属件的质量要求，确定成形过程中的层间温度分布特征，然后基于熔池稳定性热力学判据及成形质量表征量与工艺参数的解析模型，设定合理的层间温度控制算法主动控制成形过程中熔敷关键工艺参数及外部冷却系统控制参数的变化范围来主动控制层间温度分布特征；(4)根据步骤(3)中预先设定的层间温度控制算法，以TIG焊或MIG焊为热源，采用同步送丝的方式，根据预先设定的层间温度控制算法将熔融丝材按照一定的成形路径逐层堆积实现零件的实体制造，其熔融丝材包括金属、金属间化合物及它们之间的梯度功能材料。