异质金属间化合物增材加工设备及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种异质金属间化合物增材加工设备及其加工方法。异质金属间化合物增材加工设备包括加热板、第一焊接电源、双孔送丝导电嘴、第一送丝机、第二送丝机以及第二焊接电源，所述加热板用于放置基板，所述第一焊接电源用于对基板上的增材沉积层加热熔融，所述第一送丝机与所述第二送丝机均与所述双孔送丝导电嘴连接且分别与所述双孔送丝导电嘴的第一送丝孔、第二送丝孔相通，所述第二焊接电源能够运动并用于对增材沉积层加热熔融，所述双孔送丝导电嘴、所述第一焊接电源与所述第二焊接电源均与所述加热板相对设置。本发明专利技术的异质金属间化合物增材加工设备能够提高复杂异形构件的组织性能均匀性。形构件的组织性能均匀性。形构件的组织性能均匀性。

【技术实现步骤摘要】
异质金属间化合物增材加工设备及其加工方法


[0001]本专利技术涉及一种异质金属间化合物增材加工设备及其加工方法。

技术介绍

[0002]金属间化合物如Ti
‑
Al系列，是将两种或多种元素按照一定比例组成获得。TiAl金属间化合物具有抗氧化、耐高温、耐腐蚀的特性，适合于600℃
‑
1000℃环境下的使用，有望成为航空发动机的重要材料。但是，这种金属间化合物的室温塑性较差，传统的金属间化合物加工手段容易造成产品构件裂纹等缺陷，特别是对于复杂异形构件，加工工艺繁杂、成本较高。
[0003]目前，小批量的复杂异形构件一般采用增材制造技术制作。传统的电弧和激光填丝增材技术是比较成熟的，采用热源将两根或多根异质焊丝熔化，其中主热源主要用于熔化焊丝形成熔池，后置热源用于降低熔池的冷却速度和过冷度，促使元素充分扩散，同时避免热裂纹的产生。但是由于两根焊丝的熔化特性、送丝速度差异，导致增材制造过程中的热源和熔池稳定性受阻，同时熔化的异质金属若不能充分扩散，会导致复杂异形构件出现成分偏析，影响最终的复杂异形构件使用性能。采用异种焊丝单侧排置和振动送丝的方式，有利于增加焊丝端部熔滴的过渡速度，进一步提高元素均匀程度。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种异质金属间化合物增材加工设备。本专利技术的异质金属间化合物增材加工设备能够适应于异质金属增强增材制造，能够提高复杂异形构件的组织性能均匀性。
[0005]一种异质金属间化合物增材加工设备，包括加热板、第一焊接电源焊接电源、双孔送丝导电嘴、第一送丝机、第二送丝机以及第二焊接电源焊接电源，所述加热板用于放置基板，所述第一焊接电源焊接电源用于对基板上的增材沉积层加热，所述第一送丝机与所述第二送丝机均与所述双孔送丝导电嘴连接且分别与所述双孔送丝导电嘴的第一送丝孔、第二送丝孔相通，所述第二焊接电源焊接电源能够运动并用于对增材沉积层加热，所述双孔送丝导电嘴、所述第一焊接电源焊接电源与所述第二焊接电源均与所述加热板相对设置。
[0006]在其中一些实施例中，所述第一焊接电源为激光器或者TIG电弧热源，所激光器用于向增材沉积层释放激光，所述第二焊接电源为TIG电弧热源，所述TIG电弧热源包括TIG焊枪以及后置TIG电弧电源，所述TIG焊枪与所述后置TIG电弧电源连接，所述TIG焊枪能够运动并用于向增材沉积层释放电弧。
[0007]在其中一些实施例中，所述异质金属间化合物增材加工设备还包括送丝振荡器，所述送丝振荡器连接在所述双孔送丝导电嘴上。
[0008]在其中一些实施例中，所述异质金属间化合物增材加工设备还包括保护拖罩，所述保护拖罩连接所述后置TIG焊枪并能够随所述后置焊枪运动。
[0009]在其中一些实施例中，所述双孔送丝导电嘴上的所述第一送丝孔与所述第二送丝
孔之间的间距为0.2~0.5mm。
[0010]一种异质金属间化合物增材加工方法，包括以下步骤：步骤1：控制加热板的温度为400℃~500℃；步骤2：调整双孔送丝导电嘴的送丝方向与加热板的夹角角度为30
°
~45
°
，调整双孔送丝导电嘴距离第一焊接电源的主热源中心间距为0~2mm；步骤3：调整第二焊接电源与加热板的夹角角度为45
°
~60
°
，调整所述第二焊接电源的主热源中心与所述第一焊接电源的主热源中心之间的间距为5~10mm；步骤4：分别调节双热源焊接参数，并调节两台送丝机的送丝速度；步骤5：控制所述双孔送丝导电嘴的振动幅度和频率；步骤6：通入保护气体，控制第一送丝机与第二送丝机分别向所述双孔送丝导电嘴的第一送丝孔、第二送丝孔内送丝，控制所述双孔送丝导电嘴、所述第一焊接电源以及所述第二焊接电源按照预定路径同步运动进行增材制造，增材制造结束后持续通入保护气体直至熔池冷却至不高于200℃，所述双孔送丝导电嘴、所述第一焊接电源以及所述第二焊接电源复位后整体上升预定高度；步骤7：重复上述步骤6。
[0011]在其中一些实施例中，设置送丝振荡器安装在所述双孔送丝导电嘴的嘴部，并控制所述送丝振荡器的振动频率为200Hz~2000Hz，振动幅度为0.2
‑
0.5mm。
[0012]在其中一些实施例中，所述第一送丝机的送丝材料为钛丝，所述第二送丝机的送丝材料为铝丝，所述第一送丝机的送丝材料位于所述第二送丝机的送丝材料的上方。
[0013]在其中一些实施例中，所述第一焊接电源为激光器或者TIG电弧热源，所述第二焊接电源为TIG电弧热源。
[0014]在其中一些实施例中，控制所述第一焊接电源的激光功率为1000~2500W；或控制所述第一焊接电源的TIG电弧电源的电流为80~150A，控制所述第二焊接电源的TIG焊枪的焊接电流为60~100A，控制所述焊接速度为0.1~0.5m/min，焊丝伸出长度为3~6mm。
[0015]在其中一些实施例中，控制所述第一送丝机的送丝速度为0.3~0.9m/min，控制所述第二送丝机的送丝速度为0.3~0.6m/min。
[0016]上述异质金属间化合物增材加工设备解决了现有异质金属电弧或激光增材过程中遇到的焊丝熔化失稳、元素组织不均匀、焊后应力开裂的问题。上述异质金属间化合物增材加工设备采用双热源的增材制造形式，其中主热源可以为激光或TIG电弧，用于异质双丝的熔化，双丝的送进位置均位于主热源的后方，通过双孔送丝导电嘴进行送进，双丝上下排列，其中熔点高的焊丝在上侧、熔点低的焊丝在下侧，双丝通过第一送丝机、第二进丝机进行送进，因此送丝速度可以分别控制。
[0017]上述异质金属间化合物增材加工设备在双孔送丝导电嘴位置安装送丝振荡器，送丝振荡器一方面可以加速焊丝端部熔滴的过渡，另一方面可以进行熔池的振荡搅拌，混合熔池元素，最终实现金属间化合物试样的增材制造。
[0018]上述异质金属间化合物增材加工设备通过设置辅助热源为后置TIG电弧电源，辅助热源位于激光或TIG电弧热源后面，用于延长增材制造熔池的存在时间，有利于元素混合均匀并减缓冷却速度。
[0019]综上所述，本专利技术的异质金属间化合物增材加工设备通过第一焊接电源、第二焊接电源的双热源的引入能够减缓熔池的凝固速率，促使异质金属元素充分扩散。通过送丝振荡器能够增加熔滴过渡，同时促进熔池元素扩散。通过设置双孔送丝导电嘴的双孔送丝形式有利于适应异形轨迹的增材制造。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]为了更完整地理解本申请及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
[0022]图1为本专利技术一实施例所述的异质金属间化合物增材加工设备示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异质金属间化合物增材加工设备，其特征在于，包括加热板、第一焊接电源、双孔送丝导电嘴、第一送丝机、第二送丝机以及第二焊接电源，所述加热板用于放置基板，所述第一焊接电源用于对基板上的增材沉积层加热熔融，所述第一送丝机与所述第二送丝机均与所述双孔送丝导电嘴连接且分别与所述双孔送丝导电嘴的第一送丝孔、第二送丝孔相通，所述第二焊接电源能够运动并用于对增材沉积层加热熔融，所述双孔送丝导电嘴、所述第一焊接电源与所述第二焊接电源均与所述加热板相对设置。2.根据权利要求1所述的异质金属间化合物增材加工设备，其特征在于，所述第一焊接电源为激光器或者TIG电弧热源，所述激光器用于向增材沉积层释放激光能量，所述第二焊接电源为TIG电弧热源，所述TIG电弧热源包括TIG焊枪以及后置TIG电弧电源，所述TIG焊枪与所述后置TIG电弧电源连接，所述TIG焊枪能够运动并用于向增材沉积层释放电弧能量。3.根据权利要求1所述的异质金属间化合物增材加工设备，其特征在于，所述异质金属间化合物增材加工设备还包括送丝振荡器，所述送丝振荡器连接在所述双孔送丝导电嘴上，并控制所述送丝振荡器的振动频率为200Hz~2000Hz，振动幅度为0.2
‑
0.5mm。4.根据权利要求1~3任意一项所述的异质金属间化合物增材加工设备，其特征在于，所述异质金属间化合物增材加工设备还包括保护拖罩，所述保护拖罩连接所述第二焊接电源并能够随所述第二焊接电源运动。5.根据权利要求1~3任意一项所述的异质金属间化合物增材加工设备，其特征在于，所述双孔送丝导电嘴上的所述第一送丝孔与所述第二送丝孔之间的间距为0.2~0.5mm。6.一种使用权利要求1~5任意一项所述的异质金属间化合物增材加工设备的异质金属间化合物增材加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：控制加热板的温度为400℃~500℃；步骤2：调整双孔送丝导电嘴的送丝方向与基板的夹角角度为30
°
~45
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【专利技术属性】
技术研发人员：李军兆，杨胜，向午渊，温凯，张慧杰，欧阳涛，肖芬，
申请(专利权)人：湖南湘投金天科技集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：