一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法.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CN106944715A(43)申请公布日2017.07.14(21)申请号201710250371.9(22)申请日2017.04.17(71)申请人北京航星机器制造有限公司地址100013北京市东城区和平里东街1号(72)发明人何智王志敏胡洋步贤政吴复尧张铁军姚为(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人张晓飞(51)Int.Cl.B23K9/04(2006.01)B23K9/235(2006.01)B23K9/16(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图2页(54)发明名称一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法(57)摘要一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法。该方法采用焊机提供热源配合机械臂控制成形路径的方式实现铝合金结构件的多工位电弧增材制造。规划好成形路径后，通过机器人编程实现多工位增材(m个工位)，即按照1号、2号…m号的顺序依次完成m个工位第n层的堆积后，再去完成m个工位第n+1层的堆积，如此往复直至完成m个结构件的增材。本发明所提出的多工位电弧增材制造方法可实现多个同种或异种结构件的增材，既充分利用了层间停留时间，缩短了生产周期，又避免了同一结构件连续堆积造成的热累积，细化了成形件内部组织，成形结构件力学性能优良，内部无裂纹、夹杂与气孔等缺陷。该方法很好地实现了高性能铝合金结构件的短周期研制。CN106944715ACN106944715A权利要求书1/1页1.一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法，其特征在于步骤如下：1)确定成形铝合金结构件所需的成形工艺参数；2)将经过酸洗的基板打磨平整，用无水乙醇或丙酮擦拭干净后固定在工作平台上，并使其水平；3)采用铝合金丝材作为原材料，以电弧热为热源将丝材熔化，在基板选取合适位置为起弧点打底三层，并通过机械臂实现各个工位的增材。2.权利要求1所述一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法，其特征在于：步骤3)的具体方法为：先在1号工位堆积第n层，再去2号工位堆积第n层，直至m个工位的第n层均完成堆积后，再去1号工位堆积第n+1层，如此往复直至完成多个工位的增材。3.权利要求1所述一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法，其特征在于：所述步骤1)中的工艺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6-10mm，单道焊缝的高度为1.3～1.8mm。4.根据权利要求1所述一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法，其特征在于：所述步骤3)增材过程中采用99.999％高纯氩进行正面保护，气体流量为18～20L/min。5.根据权利要求1或3所述一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法，其特征在于：所属步骤3)中打底采用C+P模式，即冷金属过渡+脉冲模式，底部三层采用较成形电流大20-60A左右的焊接电流打底，上部采用成形工艺参数按规划路径堆积得到实体。6.根据权利要求5所述一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法，其特征在于：步骤2)中所述基板为厚度为20mm的5A06铝合金。7.根据权利要求5所述一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法，其特征在于：所述铝合金丝结构件原材料为0.8mm或1.2mm或1.6mm的5B06铝合金焊丝。8.根据权利要求1所述一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法，其特征在于：所述机械臂选用Funac六轴机械臂。2CN106944715A说明书1/2页一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法技术领域[0001]本发明属于增材制造领域，具体涉及一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法。背景技术[0002]随着新一代武器装备的发展，研制装备周期显著缩短，由10年缩短到5年左右。且与以往相比，结构变得更加复杂，多为骨架、端框类等结构，此类结构多采用铸造/机加与锻造/机加等传统工艺制备，需加工专用模具，工艺流程长、周期长，材料利用率低、研制生产成本高，难以适应研制型号产品复杂多变、低成本、快速响应的要求，对快速、高效的先进制造工艺技术提出了迫切需求，来适应多品种、小批量和短周期的武器装备研制需要。[0003]随着航空航天、轨道交通等重要领域对金属结构件的性能、精度、生产周期和生产成本的要求日趋苛刻，采用增材制造技术直接成形金属零件成为研究热点。[0004]增材制造技术基于离散－堆积原理，通过既定热源对金属材料的逐层熔化，沉积生长，直接由三维模型近净成形高性能结构件，是未来结构件先进制造发展的重要方向。其中，电弧增材制造技术具有设备成本低且运行稳定、沉积效率高、近净成形等特点，有着高效、低成本及短周期等优势，十分适合航空航天等领域小批量、多品种产品的快