本发明专利技术提供了一种电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法，包括如下步骤：(1)利用计算机软件绘制增材制造镁合金构件的三维模型，借助增材制造切片软件进行分层并确定每层增材制造路径；(2)将镁合金基板清理后固定在工作平台上；(3)设置增材制造焊枪的工艺参数和辅助电流施加装置的参数；(4)将增材制造焊枪置于成型起点位置处，将辅助电流施加装置中的两个滚轮电极分别置于电弧增材制造过程中熔池的前后位置；按照预定的增材制造路径进行电弧增材制造；通过滚轮电极施加电流辅助电弧增材制造镁合金构件；(5)一层镁合金构件增材制造完成之后，工作平台移动进行下一层镁合金构件的电弧增材制造。该方法可提高镁合金构件的强度和塑性。度和塑性。度和塑性。
【技术实现步骤摘要】
一种电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法
[0001]本专利技术涉及一种电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法，属于增材制造
技术介绍
[0002]本部分的描述仅提供与本说明书公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
[0003]电弧增材制造技术是以焊接电弧为热源，基于离散、堆积原理，通过对增材路径进行规划与设计，然后将添加材料按照规划路径逐层沉积并形成所需零件的一种技术。该技术具有无需磨具、快速响应、生产成本低、成形效率高、零件致密度高的优点，适合制备大型零部件，具有良好的应用前景。镁合金作为结构最轻的合金，具有高比强度、高比刚度、易于回收以及优良的导电性和导热性等特点，成为目前实现轻量化和节能减排极具潜力的一种合金。相比于传统的铸造和粉末冶金制造镁合金构件，使用电弧增材制造能够满足现代制造业日益增长的对低能耗、高效率的需求。但如何解决其在电弧增材制造过程中由于热积累等原因导致成形质量的不佳的问题一直是困扰各国研究学者的难题。
[0004]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本说明书的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本说明书的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法，该方法在电弧增材制造镁合金过程中，通过额外施加电流作用于增材制造熔池的液态合金熔体，利用电流与液态合金熔体相互作用产生的电磁搅拌、焦耳热效应、帕尔贴效应等物理效应，抑制枝晶的生长，细化晶粒，使成分分布均质化，最终有效改善电弧增材制造镁合金构件的显微组织，提高镁合金构件的强度和塑性。
[0006]本方案是通过如下技术措施来实现的：一种电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法，它包括如下步骤：
[0007](1)利用计算机软件绘制增材制造镁合金构件的三维模型，借助增材制造切片软件进行分层并确定每层增材制造路径；
[0008](2)将镁合金基板清理后固定在工作平台上；
[0009](3)设置增材制造焊枪的工艺参数和辅助电流施加装置的参数；
[0010](4)将增材制造焊枪置于成型起点位置处，将辅助电流施加装置中的两个滚轮电极分别置于电弧增材制造过程中熔池的前后位置；启动辅助电流施加装置和电弧增材制造设备，按照预定的增材制造路径进行电弧增材制造；通过滚轮电极施加电流辅助电弧增材制造镁合金构件；
[0011](5)当一层镁合金构件增材制造完成之后，保持增材制造焊枪和两个滚轮电极的相对位置不变，按照增材制造路径，工作平台移动进行下一层镁合金构件的电弧增材制造，
直至整个镁合金构件电弧增材制造完成。
[0012]优选的，所述辅助电流施加装置还包括两L型调节支架，两L型调节支架的端部分别固连有绝缘垫片一，两个滚轮电极分别通过弹簧与两个绝缘垫片一连接，电弧增材制造过程中，弹簧使滚轮电极与电弧增材制造镁合金构件的熔池前后位置始终保持接触，同时，滚轮电极与L型调节支架之间通过绝缘垫片一进行绝缘。
[0013]优选的，所述滚轮电极的宽度与每层电弧增材制造镁合金构件的宽度相等。
[0014]优选的，所述滚轮电极的半径为5
‑
10mm。
[0015]优选的，所述滚轮电极与镁合金构件的接触点与熔池的中心之间保持保持15
‑
20mm的间距。
[0016]优选的，所述镁合金构件为Mg
‑
Mn系构件、Mg
‑
Al
‑
Zn系构件和Mg
‑
Zn
‑
Zr系构件。
[0017]优选的，所述电弧增材制造的方式为冷金属过渡电弧增材制造或熔化极气体保护电弧增材制造。
[0018]优选的，所述增材制造焊枪的工艺参数为：电流大小为100
‑
200A，送丝速度为4
‑
10m/min，增材制造焊枪的送丝嘴中焊丝的直径为1.6mm，焊接速度为400
‑
900mm/min，增材制造焊枪的送丝嘴距增材制造表面的距离为3
‑
8mm，增材制造焊枪的送丝角度为40
°‑
80
°
。
[0019]优选的，所述辅助电流施加装置的参数为：电流辅助频率为100
‑
1000HZ，脉冲宽度为20μs
‑
100μs，有效电流密度为300
‑
800A/mm2。
[0020]优选的，所述镁合金构件为直壁型镁合金构件或圆筒型镁合金构件。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]1.该电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法中，采用电流辅助电弧增材制造，通过额外施加电流作用于增材制造熔池的液态合金熔体，其相互作用可以产生电磁搅拌效应，促进熔体内流动，进而折断或熔断枝晶，最终使成型件的晶粒得到细化；
[0023]2.该电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法中，采用电流辅助电弧增材制造，通过额外施加电流作用于增材制造熔池的液态合金熔体，其相互作用可以产生焦耳热效应，使凝固过程中的粗大枝晶发生重熔，最终的结晶组织得到细化且分布均匀；
[0024]3.该电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法中，采用电流辅助电弧增材制造，通过额外施加电流作用于增材制造熔池的液态合金熔体，其相互作用可以产生帕尔贴效应，这部分热将使增材制造熔池的液态合金熔体固相的温度升高，使固相较为突出的部分熔化，从而使接触界面趋于光滑而圆整，抑制树枝晶的进一步生长；
[0025]4.该电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法不仅可以电弧增材制造直壁型镁合金构件和圆筒型镁合金构件，而且通过工作平台的下降和旋转可制造出形状更为复杂的镁合金构件。同时，在增材制造过程中，增材制造焊枪固定而工作平台运动的制造方式，极大地提高了在增材制造过程中电弧的稳定性，提高了增材制造镁合金构件的性能。
[0026]由此可见，本专利技术与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
[0027]图1为采用本专利技术进行直壁型镁合金构件电弧增材制造的状态示意图。
[0028]图2为辅助电流施加装置的结构示意图。
[0029]图3为滚轮电极和熔池的相对位置示意图。
[0030]图4为采用本专利技术进行圆筒型镁合金构件电弧增材制造的状态示意图。
[0031]图中，1
‑
增材制造焊枪，2
‑
滚轮电极，3
‑
L型调节支架，4
‑
镁合金构件，5
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镁合金基板，6
‑
绝缘垫片二，7
‑
工作平台，8
‑
绝缘垫片一，9
‑
弹簧，10<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法，其特征是：它包括如下步骤：(1)利用计算机软件绘制增材制造镁合金构件的三维模型，借助增材制造切片软件进行分层并确定每层增材制造路径；(2)将镁合金基板清理后固定在工作平台上；(3)设置增材制造焊枪的工艺参数和辅助电流施加装置的参数；(4)将增材制造焊枪置于成型起点位置处，将辅助电流施加装置中的两个滚轮电极分别置于电弧增材制造过程中熔池的前后位置；启动辅助电流施加装置和电弧增材制造设备，按照预定的增材制造路径进行电弧增材制造；通过滚轮电极施加电流辅助电弧增材制造镁合金构件；(5)当一层镁合金构件增材制造完成之后，保持增材制造焊枪和两个滚轮电极的相对位置不变，按照增材制造路径，工作平台移动进行下一层镁合金构件的电弧增材制造，直至整个镁合金构件电弧增材制造完成。2.根据权利要求1所述的电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法，其特征是：所述辅助电流施加装置还包括两L型调节支架，两L型调节支架的端部分别固连有绝缘垫片一，两个滚轮电极分别通过弹簧与两个绝缘垫片一连接，电弧增材制造过程中，弹簧使滚轮电极与电弧增材制造镁合金构件的熔池前后位置始终保持接触，同时，滚轮电极与L型调节支架之间通过绝缘垫片一进行绝缘。3.根据权利要求2所述的电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法，其特征是：所述滚轮电极的宽度与每层电弧增材制造镁合金构件的宽度相等。4.根据权利要求3所述的电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法，其特征是：所述滚轮电极的半径为5
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10mm。5.根据权利要求4所述的电流辅助电弧增材制造镁合金构件的方法，其特征是：所述滚轮电极与镁合金构件的接触点与熔池的中心之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：张新戈，樊慧璋，王文权，王铎，任东亭，任晓雪，郑佳，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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