一种电弧填丝和滚压复合增材制造方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108637504A(43)申请公布日2018.10.12(21)申请号201810366601.2(22)申请日2018.04.23(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人鲁金忠卢海飞罗开玉(51)Int.Cl.B23K28/02(2014.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种电弧填丝和滚压复合增材制造方法和装置(57)摘要本发明涉及一种增材制造方法和装置，具体涉及一种电弧填丝和滚压复合增材制造方法和装置。本发明在工作时，将基板固定在焊接工作台上，通过控制焊枪移动并配合送丝机构进行电弧填丝，形成焊层，同时通过温度传感器对焊层的温度进行采集，将采集到的数据发送到控制器，并且控制器控制滚轮对焊层表面进行同步滚压强化，在工件制造过程中细化金属晶粒，引入残余压应力层，降低表面粗糙度，改善了工件表面的耐磨性、耐蚀性和配合性，避免普通电弧增材制造成形金属零件可能出现的如气孔、未融合和缩松等内部缺陷，同时也提高了金属工件的综合机械力学性能。CN108637504ACN108637504A权利要求书1/1页1.一种电弧填丝和滚压复合增材制造装置，其特征在于，所述装置包括夹具、控制器、焊接工作台、温度传感器、电弧填丝装置和滚压装置；所述滚压装置，温度传感器和电弧填丝装置从左到右依次设于工作台上方；所述夹具将基板固定在焊接工作台上；所述温度传感器与位于温度传感器上方的液压缸连接，通过控制器控制液压缸进行前后、左右移动从而带动温度传感器的移动；所述电弧填丝装置包含运动机构、焊枪和送丝机构，焊枪和送丝机构连接在运动机构上，通过控制器控制运动机构进行前后、左右移动；所述滚压装置包含滚轮、辊架和液压缸，滚轮安装在辊架上，辊架与位于辊架上方的液压缸连接，通过控制器控制液压缸进行前后、左右移动；控制器通过控制焊枪移动并配合送丝机构进行电弧填丝，形成焊层；所述控制器通过温度传感器对焊层的温度进行检测，所述控制器与所述电弧填丝装置、温度传感器和滚压装置电连接。2.如权利要求1所述的一种电弧填丝和滚压复合增材制造装置，其特征在于，所述滚轮类型有两种，第一种滚轮中部开有半圆形凹槽，与焊缝凸起表面的曲率相匹配，第二种滚轮中部除了半圆形凹槽外，在半圆形凹槽下方还设有一个插槽，主要是为了约束金属材料的侧向变形；根据电弧填丝增材制造过程中成形件最终所达到的高度，合理选用第一种滚轮和第二种滚轮。3.如权利要求1所述的一种电弧填丝和滚压复合增材制造装置，其特征在于，滚轮的半圆形凹槽的半径由成形件层宽决定；凹槽下面的宽度需要大于等于成形件的层宽，使滚轮可以对成形件进行滚压。4.如权利要求1所述的一种电弧填丝和滚压复合增材制造装置，其特征在于，所述温度传感器为红外线传感器。5.如权利要求1所述的一种电弧填丝和滚压复合增材制造装置，其特征在于，所述控制器为工控机和PLC连接的控制器。6.利用如权利要求1所述装置实施增材制造的方法，其特征在于，具体步骤如下：1)采用碱性溶液清洗基板表面以去除油污，然后打磨去除基板表面的氧化膜并用丙酮擦拭干；2)基板通过夹具固定在焊接工作台上，通过控制焊枪移动并配合送丝机构进行电弧填丝，形成焊层；3)通过温度传感器对焊层的温度进行采集，将采集到的数据发送到控制器，当焊层表面温度冷却到金属再结晶温度范围时，控制器根据成形件单层层高确定滚压载荷，使单层层高与滚压载荷相匹配，即滚压载荷可以满足焊层的强化要求，再控制滚轮对焊层表面进行同步滚压强化；4)重复步骤2)和3)，焊层逐层堆叠形成工件。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2)中，电弧填丝增材制造参数包括：送丝速度为6～10m/min；焊接电流为95～140A；焊接速度为7～12mm/s；单道焊缝的宽度为5～10mm，单道焊缝的高度为1.3～2mm；并且增材制造过程中用99.999％高纯氩进行正面保护，气体流量为18～20L/min。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3)中，单层层高控制在1.3到2mm，对应载滚压荷控制在30到70KN；滚压强化后的焊层表面粗糙度Ra≤0.08μm。2CN108637504A说明书1/4页一种电弧填丝和滚压复合增材制造方法和装置技术领域[0001]本发明涉及一种增材制造方法和装置，具体涉及一种电弧填丝和滚压复合增材制造方法和装置。背景技术[0002]增材制造(AdditiveManufacturing，AM)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除及切削加工技术，是一种“自下而上”的制造方法。这一技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，在一台设备上可快速而精密地制造出任意复杂形状的零