一种大型拓扑结构零件的电弧增材方法技术

本发明专利技术公开了一种大型拓扑结构零件的电弧增材方法，通过将拓扑结构零件的是三维模型拆分为若干个子部件模型，分别增材制造若干个子部件模型，再将其焊接拼凑成目标拓扑结构零件的方式来解决现有技术中对于大型的拓扑结构零件增材制造困难的问题，且有效避免增材制造过程中产生的局部塌陷的问题

【技术实现步骤摘要】
一种大型拓扑结构零件的电弧增材方法


[0001]本专利技术涉及电弧增材
，特别涉及一种大型拓扑结构零件的电弧增材方法
。

技术介绍

[0002]电弧增材技术结合了传统的焊接电弧与增材制造技术，其原理类似层层堆焊
。
相较于其他增材制造技术，其优势在于设备简单，成本低廉，生产效率高，故而在工业生产中得到广泛应用，特别是在大型零件制造领域
。
[0003]对于大型具有拓扑结构的不锈钢零件，由于其结构复杂，加之电弧增材工艺本身特点，在增材制造过程中，当零件结构与竖直方向的角度过大时，易发生塌陷，成型困难
。
对于小型零件，可通过变位机调整工件使其时刻处于最佳的增材制造位置，避免塌陷的产生
。
然而，对于大型零件，其本身尺寸已经足够大，若单纯通过变位机调整增材位置，对相关设备的尺寸和空间要求也极大，这在实际生产制造中是不现实的
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种大型拓扑结构零件的电弧增材方法，用以解决大型拓扑结构零件增材制造困难的问题
。
[0005]一种大型拓扑结构零件的电弧增材方法，包括如下步骤：
[0006]S1、
基于组成拓扑结构零件的若干个分支结构分别与竖直方向的角度将零件模型分割为若干个子部件模型；
[0007]S2、
基于分割后的若干个子部件模型分别进行电弧增材制造，得到若干个子部件；
[0008]S3、
将若干个子部件模型拼接成目标零件
。
[0009]步骤
S1
具体为：将与竖直方向的夹角不低于
45
°
的分支结构从拓扑结构零件模型中分割出，从而得到若干个子部件模型
。
[0010]步骤
S1
中将分支结构从拓扑结构零件分割出时，以分支结构的节点为起点，沿水平方向或竖直方向进行分割
。
[0011]步骤
S2
中，基于所得到的子部件模型，选择厚度为
20mm
‑
30mm
的
Q235
基板进行电弧增材制造
。
[0012]步骤
S2
中电弧增材制造的工艺参数为：
[0013]增材电压
15V
‑
25V
，增材电流
60A
‑
100A
，送丝速度
5m/min
‑
10m/min
，焊接速度
5mm/s
‑
15mm/s。
[0014]步骤
S3
中，按照分割顺序，将增材制造所得到的各个子部件进行手工焊接拼接，得到目标拓扑结构零件
。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将拓扑结构零件的是三维模型拆分为若干个子部件模型，分别增材制造若干个子部件模型，再将其焊接拼凑成目标拓扑结构零件的方式来解决现有技术中对于大型的拓扑结构零件增材制造困难的问题，且有
效避免增材制造过程中产生的局部塌陷的问题
。
附图说明
[0016]图1为本专利技术增材制造方法的流程图；
[0017]图2为本专利技术的拓扑结构零件的结构示意图；
[0018]图3为本专利技术增材制造的子部件模型图；
[0019]图4为子部件的增材制造实物图
。
[0020]附图标记说明：
具体实施方式
[0021]下面结合附图，对本专利技术的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制
。
[0022]如图1至图4所示，本专利技术实施例提供的一种大型拓扑结构零件的电弧增材方法，包括如下步骤：
[0023]首先是拓扑结构零件的三维建模以及数模优化，如图2所示，该拓扑结构零件由斜率逐渐变化的空心分支结构
(
杆状
)
组合而成，为类树状拓扑结构，且其上分布有若干凹部和凸部，在空间上具有一定曲率，分支结构与竖直方向具有一定的夹角，总体尺寸约高
5m
，宽
2m
，长
4.5m
，较大的尺寸就导致了无法采用现有的变位机来调整工件的位置以防止塌陷的情况发生，因此采用如下方法：
[0024]S1、
基于组成拓扑结构零件的若干个分支结构分别与竖直方向的角度将零件模型分割为若干个子部件模型；
[0025]S2、
基于分割后的若干个子部件模型分别进行电弧增材制造，得到若干个子部件；
[0026]S3、
将若干个子部件模型拼接成目标零件；
[0027]步骤
S1
具体为：将与竖直方向的夹角不低于
45
°
的分支结构从拓扑结构零件模型中分割出，从而得到若干个子部件模型
。
[0028]步骤
S1
中将分支结构从拓扑结构零件分割出时，以分支结构的节点
(
节点即为相邻两个分支结构的连接点，在图2中为“X”状的交点处
)
为起点，沿水平方向或竖直方向进行分割，分割后的零件应为连续结构，以便于后续的拼接；
[0029]通过上述技术方案，通过要求分割，得到可独立进行增材制造的子部件模型；基于所得到的子部件模型，选择厚度为
20mm
‑
30mm
的
Q235
基板进行电弧增材制造；
[0030]电弧增材制造的工艺参数为：
[0031]增材电压
15V
‑
25V
，增材电流
60A
‑
100A
，送丝速度
5m/min
‑
10m/min
，焊接速度
5mm/s
‑
15mm/s
；
[0032]选用氩气为主要保护气体，气体流量速度为
20L/min
‑
30L/min
；
[0033]按照分割顺序，将增材制造所得到的各个子部件进行手工焊接拼接，即可得到目标拓扑结构零件
。
[0034]对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术
。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内
。
不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求
。
[0035]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大型拓扑结构零件的电弧增材方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
基于组成拓扑结构零件的若干个分支结构分别与竖直方向的角度将零件模型分割为若干个子部件模型；
S2、
基于分割后的若干个子部件模型分别进行电弧增材制造，得到若干个子部件；
S3、
将若干个子部件模型拼接成目标零件
。2.
如权利要求1所述的一种大型拓扑结构零件的电弧增材方法，其特征在于，所述步骤
S1
具体为：将与竖直方向的夹角不低于
45
°
的分支结构从拓扑结构零件模型中分割出，从而得到若干个子部件模型
。3.
如权利要求2所述的一种大型拓扑结构零件的电弧增材方法，其特征在于，所述步骤
S1
中将分支结构从拓扑结构零件分割出时，以分支结构的节点为起点，沿水平方向或竖直方向进行分割
。4.
如权利要求1所述的一种大型拓扑结构零件的电弧增材方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏一，李顺强，唐凯，秦鹤翔，武甜，
申请(专利权)人：南京联空智能增材研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：