一种电脉冲同步处理电弧增材制造镁合金构件的方法技术

本发明专利技术提供了一种电脉冲同步处理电弧增材制造镁合金构件的方法，包括如下步骤：(1)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)清理镁合金基板并固定在工作台上；(3)设置增材制造焊枪的工艺参数和电脉冲发生装置的参数；(4)将增材制造焊枪置于成型起点位置处，按照预定的增材制造路径进行电弧增材制造；将电脉冲发生装置中的两个滚轮电极置于电弧增材制造过程中熔池的后方且位于增材制造成型的镁合金构件的两侧；施加电脉冲对增材制造的镁合金构件进行同步处理；(5)一层镁合金增材制造完成后，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综合性能。综合性能。综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电脉冲同步处理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脉冲同步处理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]增材制造是一种是基于离散、堆积原理，通过对增材路径进行规划与设计，根据三维数字模型由“点
‑
线
‑
面”逐层堆积而成构件的一种加工方式，具有无需模具、快速响应、材料利用率高、可成型任意复杂构件等优点。金属增材制造技术根据制造热源的不同一般可分为激光增材制造技术、电子束增材制造技术和电弧增材制造技术三种。对于镁合金来说，电弧增材制造技术具有无可比拟的优势；与以激光为热源的镁合金增材制造技术相比，电弧增材制造技术能够解决由于镁合金对激光具有较高的反射率，导致能量吸收率低的问题。除此以外，电弧增材制造技术避免了以激光为热源的增材制造技术镁合金粉末易燃易爆的危险。与电子束增材制造技术相比，镁合金电弧增材制造技术具有零件成型尺寸不受真空室大小限制、成本较低的优点。但是，在镁合金电弧增材制造过程中，随着增材制造层数的增加，构件热累积严重，散热条件变差，熔池过热，易于生成气孔、裂纹、偏析、枝晶粗大等增材制造缺陷，导致增材制造镁合金构件的性能变差。
[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，而提供一种电脉冲同步处理电弧增材制造镁合金构件的方法，该方法在镁合金电弧增材制造过程中，通过电脉冲的同步作用，改善镁合金的组织、第二相和位错分布等，减少缺陷，提高镁合金构件的综合性能。
[0006]本方案是通过如下技术措施来实现的：一种电脉冲同步处理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电脉冲发生装置的参数；
[0010](4)将增材制造焊枪置于成型起点位置处，启动电弧增材制造设备，按照预定的增材制造路径进行电弧增材制造；同时，将电脉冲发生装置中的两个滚轮电极置于电弧增材制造过程中熔池的后方，且位于增材制造成型的镁合金构件的两侧；启动电脉冲发生装置，施加电脉冲对增材制造的镁合金构件进行同步处理；
[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，所述电脉冲发生装置还包括设置在两滚轮电极上端的的两调节支架，两调节支架的下端分别固连有绝缘垫片一，所述绝缘垫片一与相应的滚轮电极之间连接有弹簧，电弧增材制造过程中，弹簧可以保证滚轮电极与电弧增材制造镁合金构件两侧始终保持接触。
[0013]优选的，所述滚轮电极的高度与每层电弧增材制造镁合金的层高相等。
[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尾部之间的距离大于滚轮电极的半径。
[0016]优选的，所述滚轮电极与镁合金构件的接触点与熔池尾部之间的距离为12
‑
15mm。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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，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嘴中焊丝的直径为1.6mm，增材制造焊枪的送丝角度为40
°‑
80
°
。
[0020]优选的，所述电脉冲发生装置的参数为：电脉冲频率为100
‑
1000HZ，脉冲宽度为20μs
‑
100μs，有效电流密度为300
‑
800A/mm2。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]1.该电脉冲同步处理电弧增材制造镁合金构件的方法中，电脉冲同步处理带来的焦耳热效应可以使金属内部缺陷处的温度升高，利用这种局部热效应能够促进试样内部的裂纹的愈合和减少；
[0023]2.该电脉冲同步处理电弧增材制造镁合金构件的方法中，电脉冲同步处理能够通过热效应和非热效应影响材料中的位错运动和原子扩散，降低能量势垒，促进再结晶过程，由于其较低的再结晶温度，晶粒长大较慢，从而获得了较细的晶粒尺寸；
[0024]3.该电脉冲同步处理电弧增材制造镁合金构件的方法中，电脉冲同步处理不仅加速了组织转化，在电脉冲的作用下，还能够使沉淀物溶解，得到较细的显微组织；
[0025]4.该电脉冲同步处理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、圆筒型的镁合金构件，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，提高了电弧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为电脉冲发生装置的结构示意图。
[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
‑
调节支架，4
‑
镁合金构件，5
‑
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
‑
熔池。
具体实施方式
[0032]为能清楚说明本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电脉冲同步处理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电脉冲发生装置的参数；(4)将增材制造焊枪置于成型起点位置处，启动电弧增材制造设备，按照预定的增材制造路径进行电弧增材制造；同时，将电脉冲发生装置中的两个滚轮电极置于电弧增材制造过程中熔池的后方，且位于增材制造成型的镁合金构件的两侧；启动电脉冲发生装置，施加电脉冲对增材制造的镁合金构件进行同步处理；(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所述的电脉冲同步处理电弧增材制造镁合金构件的方法，其特征是：所述电脉冲发生装置还包括设置在两滚轮电极上端的的两调节支架，两调节支架的下端分别固连有绝缘垫片一，所述绝缘垫片一与相应的滚轮电极之间连接有弹簧，电弧增材制造过程中，弹簧可以保证滚轮电极与电弧增材制造镁合金构件两侧始终保持接触。3.根据权利要求2所述的电脉冲同步处理电弧增材制造镁合金构件的方法，其特征是：所述滚轮电极的高度与每层电弧增材制造镁合金的层高相等。4.根据权利要求3所述的电脉冲同步处理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
‑
10mm。5.根据权利要求4所述的电脉冲同步处理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尾部之间的距离大于滚轮电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文权，吴大振，樊慧璋，张新戈，杜明，张丹丹，王苏煜，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：