一种筋材结构焊接增材制造方法及焊接增材筋材结构技术

本发明专利技术涉及筋材结构焊接增材制造方法及焊接增材筋材结构，第一步，在待增材试件上进行第一层焊接堆积，第一层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动然后进行第一次的层间等待，第二步，待第一层的层间等待结束后，开始第二层焊接堆积，第二层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动，然后进行第二次的层间等待，第二次的层间等待期间，熔化的焊丝冷却形成中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构，第一层焊接堆积与第二层焊接堆积的连接处形成一圈环形凹部；第三步，重复第二步，直至形成所需长度的筋材结构。本发明专利技术提供了一种能够筋材结构增材的焊接制造方法及由该焊接制造方法制作的焊接增材筋材结构。

A Manufacturing Method of Welded Increasing Materials for Reinforcement Structures and the Structure of Welded Increasing Materials

The invention relates to the manufacturing method of welding material addition for steel bar structure and the structure of welding material addition. The first step is to carry out the first layer welding accumulation on the specimen to be added. After the first layer welding accumulation is completed, the welding torch moves vertically upward and then carries out the first layer waiting. The second step is to start the second layer welding accumulation after the first layer waiting is completed, and the second layer welding accumulation is completed. After that, the torch moves vertically upward, and then carries on the second interlayer waiting. During the second interlayer waiting period, the melted wire cools to form a drum-shaped structure with large size in the middle and small size at the upper and lower ends, and a ring concave part is formed at the connection between the first layer welding accumulation and the second layer welding accumulation. The third step repeats the second step until the required length of rib structure is formed. The invention provides a welding manufacturing method capable of adding material to a steel bar structure and a welding adding material steel bar structure made by the welding manufacturing method.

【技术实现步骤摘要】
一种筋材结构焊接增材制造方法及焊接增材筋材结构
本专利技术涉及焊接增材领域中的筋材结构焊接增材制造方法及焊接增材筋材结构。
技术介绍
筋材在工程领域有着广泛的应用，尤其在土木工程领域，筋材与混凝土形成的钢筋混凝土结构是最为普遍的结构形式。目前，随着增材制造技术的迅速发展，其逐渐从工业领域拓展到了土木工程领域，很多研究已经围绕混凝土增材制造技术而展开，并取得了一定的进展。但是，仅仅依赖混凝土的增材制造技术并不能实现真正意义上的工程结构，因为现有的混凝土增材技术形成的混凝土结构中不能植入钢筋，其整体的结构强度及延性不能满足正常使用的设计标准，所以筋材增材制造技术已成为制约土木工程领域增材制造技术的瓶颈。尽管目前的金属增材制造技术发展比较迅速，但多数研究是围绕异形金属筋材结构的增材制造开展的，并没有针对筋材结构增材制造技术。因此，发展筋材结构的增材制造技术，对于推广其在土木工程领域应用具有较大的使用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够筋材结构增材的焊接制造方法；本专利技术的目的还在于提供一种由该焊接制造方法制作的焊接增材筋材结构。为解决上述技术问题，本专利技术中筋材结构焊接增材制造方法的技术方案如下：一种筋材结构焊接增材制造方法，该方法包括以下步骤，第一步，在待增材试件上进行第一层焊接堆积，焊接堆积由熔化的焊丝形成，第一层焊接堆积的焊接时间为t1，1≤t1≤15秒，第一层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动L1，1≤L1≤3mm，然后进行第一次的层间等待，第一次的层间等待时间T1，25≤T1≤35秒，第一次的层间等待期间，熔化的焊丝冷却形成下端尺寸大、上端尺寸小的球台结构或中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构；第二步，待第一层的层间等待结束后，开始第二层焊接堆积，第二层焊接堆积的焊接时间为t2，1≤t2≤10秒，第二层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动L2，1≤L2≤3mm，然后进行第二次的层间等待，第二次的层间等待时间T2，25≤T2≤35秒，第二次的层间等待期间，熔化的焊丝冷却形成中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构，第一层焊接堆积与第二层焊接堆积的连接处形成一圈环形凹部；第三步，重复第二步，直至形成所需长度的筋材结构。各层焊接堆积中所使用的焊接方法为堆焊，送丝速度为1~5m/min。所述焊丝为钢材，堆焊操作时的焊接电流为80~150A，或者，所述焊丝为铝材，焊接电流为20~100A。焊枪每次的竖直移动距离相同。各层焊接堆积的层间等待时间相同。本专利技术中焊接增材筋材结构的技术方案为：焊接增材筋材结构，包括底部的第一层焊接堆积和至少两个沿竖直方向顺序布置于所述第一层焊接堆积上端的上部焊接堆积，第一层焊接堆积为下端尺寸大、上端尺寸小的球台结构或中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构，每一层上部焊接堆积均为中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构，相邻两层焊接堆积之间连接处形成一圈环形凹部。第一层焊接堆积为下端尺寸大、上端尺寸小的球台结构，第一层焊接堆积的下端最大尺寸大于上部焊接堆积中部的最大尺寸。各上部焊接堆积的尺寸结构均相同。本专利技术的有益效果为：本专利技术中，第一层焊接堆积形成一个增材基础，然后在第一层焊接堆积上进行第二层、第三层等持续的上部焊接堆积，最终形成一个可以满足使用长度的竖直的葫芦串状的焊接增材筋材结构，在焊接增材筋材结构外浇筑混凝土后，混凝土会与焊接增材筋材结构固化成整体结构，从而保证混凝土建筑结构的结构强度和延性，更为重要的是，各上部焊接堆积的鼓形结构可以保证焊接堆积与混凝土之间有足够大的接触面积，同时混凝土填充满相邻焊接堆积之间的环形凹部，保证了焊接堆积与混凝土之间的粘接力。附图说明图1是本专利技术中焊接增材筋材结构的一个实施例的结构示意图。具体实施方式一种筋材结构焊接增材制造方法的实施例如图1所示：该方法包括以下步骤，第一步，通过埋弧焊在待增材试件5上进行第一层焊接堆积4，本实施例中的待增材试件为一个平板，焊丝为直径1.2mm的铝丝，送丝速度为1.2m/min，焊接电流为16A，焊接堆积由熔化的焊丝形成，第一层焊接堆积的焊接时间为t1，t1=5秒，第一层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动L1，L1=2mm，然后进行第一次的层间等待，第一次的层间等待时间T1，T1=30秒，第一次的层间等待期间，熔化的焊丝冷却形成下端尺寸大、上端尺寸小的球台结构；第二步，待第一层的层间等待结束后，开始第二层焊接堆积，第二层焊接堆积的焊接时间为t2，t2=3秒，第二层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动L2，L2=2mm，然后进行第二次的层间等待，第二次的层间等待时间T2，T2=30秒，第二次的层间等待期间，熔化的焊丝冷却形成中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构，第一层焊接堆积与第二层焊接堆积的连接处形成一圈环形凹部3；第三步，重复第二步，直至形成所需长度的筋材结构。该方法中的焊机为CMT焊机，在该方法中，为了保证焊枪的竖直移动的位置和时间的准确性，可以将焊枪固定于焊接机器人上。本专利技术中，每一层的层间等待期间，受重力和金属熔滴的表面张力作用，第二层及第二层以上的各上部焊接堆积均会冷却成中间尺寸大、上下两端尺寸小的实心鼓形结构，实现天然带肋，第一层焊接堆积也会冷却成下端尺寸大上端尺寸小的球台结构，使用时第一层焊接堆积直接焊接固连在待增材试件上，比如说需要在现有的混凝土建筑结构进行增材操作时，在现有混凝土建筑结构的钢筋骨架上进行焊接操作，第一层焊接堆积的较大尺寸即保证了与钢筋骨架的连接强度，又保证了焊接增材结构自身本身的强度基础，在所有的增材操作结束后，在焊接增材筋材结构外围浇筑新的混凝土，混凝土固化后与增材筋材结构形成整体的混凝土结构，实现了真正意义上的钢筋植入，保证混凝土结构的结构强度及延性。在本专利技术的其它实施例中：焊丝可以根据需要制造的筋材进行材料选取，比如说需要制作钢筋筋材时，焊丝使用钢材，此时堆焊时的焊接电流为80~150A；根据焊接需要，送丝速度还可以是1~5m/min之间的其它值，第一层焊接堆积的焊接时间t1还可以是1秒、15秒或者1~15秒之间的其它值；第一次焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动的距离L1还可以是1mm或3mm；第一次的层间等待期间T1还可以是25秒、35秒或者25~35秒之间的其它值；第二层焊接堆积的焊接时间为t2，还可以是1秒、10秒或者1~10秒之间的其它值；第二层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动L2，还可以是1m或3mm；第二次的层间等待时间T2，还可以是25秒、35秒或者25~35秒之间的其它值；根据需要，也可以将待增材试件设置于多功能工作台上。焊接增材筋材结构的实施例如图1所示：焊接增材筋材结构2包括底部的第一层焊接堆积4和至少两个沿竖直方向顺序布置于所述第一层焊接堆积上端的上部焊接堆积1，第一层焊接堆积为下端尺寸大、上端尺寸小的球台结构或中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构，每一层上部焊接堆积均为中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构，相邻两层焊接堆积之间连接处形成一圈环形凹部3。第一层焊接堆积的下端最大尺寸大于上部焊接堆积中部的最大尺寸，各上部焊接堆积的尺寸结构均相同。在本专利技术的其它实施例中，第一层焊接堆积也可以是中间尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构，图中项5表示待增材试件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种筋材结构焊接增材制造方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，第一步，在待增材试件上进行第一层焊接堆积，焊接堆积由熔化的焊丝形成，第一层焊接堆积的焊接时间为t1，1≤t1≤15秒，第一层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动L1 ，1≤L1≤3mm，然后进行第一次的层间等待，第一次的层间等待时间T1，25≤T1≤35秒，第一次的层间等待期间，熔化的焊丝冷却形成下端尺寸大、上端尺寸小的球台结构或中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构；第二步，待第一层的层间等待结束后，开始第二层焊接堆积，第二层焊接堆积的焊接时间为t2，1≤t2≤10秒，第二层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动L2 ，1≤L2≤3mm，然后进行第二次的层间等待，第二次的层间等待时间T2，25≤T2≤35秒，第二次的层间等待期间，熔化的焊丝冷却形成中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构，第一层焊接堆积与第二层焊接堆积的连接处形成一圈环形凹部；第三步，重复第二步，直至形成所需长度的筋材结构。

【技术特征摘要】
1.一种筋材结构焊接增材制造方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，第一步，在待增材试件上进行第一层焊接堆积，焊接堆积由熔化的焊丝形成，第一层焊接堆积的焊接时间为t1，1≤t1≤15秒，第一层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动L1，1≤L1≤3mm，然后进行第一次的层间等待，第一次的层间等待时间T1，25≤T1≤35秒，第一次的层间等待期间，熔化的焊丝冷却形成下端尺寸大、上端尺寸小的球台结构或中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构；第二步，待第一层的层间等待结束后，开始第二层焊接堆积，第二层焊接堆积的焊接时间为t2，1≤t2≤10秒，第二层焊接堆积完成后，焊枪竖直向上移动L2，1≤L2≤3mm，然后进行第二次的层间等待，第二次的层间等待时间T2，25≤T2≤35秒，第二次的层间等待期间，熔化的焊丝冷却形成中部尺寸大、上下两端尺寸小的鼓形结构，第一层焊接堆积与第二层焊接堆积的连接处形成一圈环形凹部；第三步，重复第二步，直至形成所需长度的筋材结构。2.根据权利要求1所述的筋材结构焊接增材制造方法，其特征在于：各层焊接堆积中所使用的焊接方法为堆焊，送丝速度为1~5m/min...

【专利技术属性】
技术研发人员：高丹盈，袁健松，高中嘉，陈刚，赵亮平，法冠喆，袁合芳，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南,41