本发明专利技术属于增材制造领域，具体涉及一种使用振动时效控制应力变形的电弧增材装置及方法。包括焊枪，基板，焊接工作台，电磁夹具和激振器；电磁夹具用于将基板固定在焊接工作台上，激振器与基板连接，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。在每增材制造一层后以及整体增材制造完成后对构件进行振动时效处理，减少构件中的残余应力，控制应力变形；同时利用振动传感器实时检测振动频率并反馈至振动控制装置，实现实时控制振动频率；在此基础上，使用能快速控制开关的电磁夹具对基板进行固定，能大量减少装卸夹具的时间，有效提高振动时效的效率。本发明专利技术能有效控制电弧增材中的应力变形，提高增材构件质量。提高增材构件质量。提高增材构件质量。
【技术实现步骤摘要】
使用振动时效控制应力变形的电弧增材装置及方法
[0001]本专利技术属于增材制造领域，具体涉及一种使用振动时效控制应力变形的电弧增材装置及方法。
技术介绍
[0002]电弧制造是以焊接电弧为热源,根据零件三维实体所建立的CAD模型进行分层切片，以一定成形路径自下而上地制造出所需零件的先进数字化制造技术。其具有成形效率高、制造成本低、生产周期短、材料利用率高、可使用的材料种类广泛等优点。
[0003]但是在电弧增材过程中构件内部经历快速局部加热和冷却，基板和沉积层以及各沉积层之间产生巨大的温度梯度，金属熔体凝固收缩不均匀，将不可避免会产生残余应力和变形。极大得影响了增材制造构件的质量，限制了增材制造技术的应用和推广。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种使用振动时效控制应力变形的电弧增材制造装置及方法，以解决现在电弧增材制造过程中残余应力分布集中、成形件变形大的问题。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种使用振动时效控制应力变形的电弧增材装置，包括焊枪，基板，焊接工作台，电磁夹具和激振器；所述电磁夹具用于将基板固定在焊接工作台上，所述激振器与基板连接，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。
[0006]进一步的，所述振动成型的电弧增材装置还包括振动传感器，振动时效控制装置；
[0007]所述振动传感器固定于基板上表面，并与振动时效控制装置相连，振动传感器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，振动时效控制装置与激振器连接，用于控制激振器的振动幅度和振动频率。
[0008]进一步的，还包括振动装置外接电源，用于为振动传感器，激振器和振动时效控制装置供电。
[0009]进一步的，还包括电弧增材制造电源和计算机控制系统；焊枪和焊接工作台分别与电弧增材制造电源的两极相连，所述计算机控制装置控制焊枪的引弧、熄弧和移动。
[0010]进一步的，还包括振动工作台和橡胶垫；当用于增材后的构件的振动时效处理时，橡胶垫设置在振动工作台上，构件连同基板放置在橡胶垫上方，振动传感器固定于基板的上表面，激振器与基板连接，振动时效控制装置与激振器(11)和振动传感器连接。
[0011]一种采用上述的装置进行电弧增材的方法，在每一层电弧增材时，对放置增材构件的基板施加振动；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。
[0012]进一步的，所述方法包括如下步骤：
[0013]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，计算机控制系统根据模型生成加工程序文件；
[0014]步骤(2)：将基板打磨清理干净后，使用电磁夹具固定于焊接工作台上表面；将焊枪移动至起弧点上方，并使焊枪位于基板上方并垂直于基板；
[0015]步骤(3)：启动激振器与振动时效控制装置，并通过振动传感器检测振动幅度、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；
[0016]步骤(4)：引燃电弧，焊枪沿预设路径运动，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；
[0017]步骤(5)：关闭激振器，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；
[0018]步骤(6)：控制电磁夹具松开，重新启动激振器，通过振动时效控制装置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；
[0019]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。
[0020]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；
[0021]步骤(9)：松开电磁夹具，将构件连同激振器移动至振动工作台上，启动激振器，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；
[0022]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。
[0023]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0024](1)通过在增材制造过程使用激振器引入机械振动，使得熔池微振，起到搅拌熔池、减少气孔、提高增材制造构件质量的作用；
[0025](2)通过在每电弧增材制造一层后进行振动时效，能够细化构件的晶粒，并降低残余应力，有效降低应力变形，提高构件的质量；
[0026](3)在增材制造一层构件后，使用焰枪对构件进行快速扫描，对构件进行整体加热，使得应力均匀化，能有效提高振动时效质量；
[0027](4)在增材制造完成后，将构件移动至振动平台上进行整体的振动时效处理，能进一步降低构件中的残余应力与应力变；
[0028](5)通过振动传感器对构件的振动幅度、振动频率进行实时监测，并通过振动时效控制装置实现实时控制振动频率；
[0029](6)本专利技术操作简便、工艺灵活、易于推广，能有效提高电弧增材制造构件的质量。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的使用振动时效控制应力变形的电弧增材装置中焊接平台示意图。
[0031]图2为本专利技术的使用振动时效控制应力变形的电弧增材装置中振动平台示意图。
[0032]附图标记说明：
[0033]1‑
基板，2
‑
焊接工作台，3
‑
焊枪，4
‑
电弧增材制造电源，5
‑
振动传感器，6
‑
振动装置外接电源，7
‑
计算机控制系统，8
‑
振动时效控制装置，9
‑
增材制造构件，10
‑
电磁夹具，11
‑
激
振器，12
‑
橡胶垫，13
‑
振动工作台。
具体实施方式
[0034]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
[0035]如图1、2所示，本专利技术提供了一种使用振动时效控制应力变形的电弧增材制造装置。包括：增材制造系统和振动系统。
[0036]所述增材制造系统包括：电弧增材制造电源4、焊枪3、电磁夹具10、基板1、焊接工作台2和计算机控制系统7。焊枪3和焊接工作台2分别于电弧增材制造电源4两极相连，基板1用电磁夹具10固定于焊接工作台2上表面，焊枪3位于基板1上方，计算机控制系统7控制焊枪3的引弧、熄弧和移动。电磁夹具10能通过开关快速控制基板1的夹紧与松开。
[0037]所述振动系统包括：激振器11、振动传感器5、振动时效控制装置8、振动工作台13、橡胶垫12和振动装置外接电源6。其中激振器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种使用振动时效控制应力变形的电弧增材装置，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述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。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，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。6.一种采用权利要求5所述的装置进行电弧增材的方法，其特征在于，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...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭勇，李攀，杨东青，王克鸿，廖文健，黄勇，王磊，周琦，
申请(专利权)人：广东艾迪特智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。