【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电弧熔丝增材，具体涉及一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置和方法。
技术介绍
1、随着航空工业的高速发展，航空制造业对于大型高强轻质铝合金的需求扩大了。对于大型铝合金构件一体化、轻量化的要求促使着新型制造技术的发展。电弧熔丝增材制造作为一种十分具有潜力的手段，在具有制造一体化定制化复杂零件的能力同时能够高速成型金属构件，并且不受工件尺寸限制。目前利用电弧熔丝增材技术成型铝镁钪大型航空构件已经得到了实际应用，美国relativity space公司的terran1火箭就采用了该技术。
2、传统铝镁钪合金想要达到高强度必然需要经过人工时效，使其纳米级al3sc颗粒析出，得到第二相强化的效果，通过电弧熔丝增材技术成型铝镁钪大型航空构件也是如此，但是如此巨大的构件对于热处理来说是巨大的挑战，针对大型合金构件，传统热处理方法需要动用大型热处理车间与设备，在工件运输和热处理过程中面临着成本高，工序复杂，后处理周期长等问题。
3、因此，如何低成本提升电弧熔丝增材制造铝镁钪构件的力学性能，并且缩短大型构件交付周期，是亟需解决的工程问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置和方法，解决了传统热处理方法需要动用大型热处理车间与设备，在工件运输和热处理过程中面临着成本高，工序复杂，后处理周期长等问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术公开了一种层间热处理辅
4、焊枪设置在基板上方，用于朝向基板上表面沉积含钪铝镁合金丝材；
5、绝缘箍环可拆卸连接在焊枪的上端，绝缘箍环由两个带有凸耳的半圆环拼接而成；
6、绝缘箍环的两个凸耳处分别连接有连接杆，耐高温夹持板连接在连接杆的自由端，感应加热元件被夹持在两片耐高温夹板之间；
7、感应加热元件连接有线圈控制器，线圈控制器连接由红外测温仪，红外测温仪设置在感应加热元件一侧。
8、进一步，绝缘箍环的固定位置根据焊枪长度调节。
9、进一步，连接杆长度大于等于10cm。
10、进一步，在耐高温夹持板上预制有两个以上的连接孔，连接孔内用于安装连接杆，耐高温夹持板被螺母锁紧在连接杆上。
11、进一步，感应加热元件包括连接段和连接于连接段下方的感应加热线圈，连接段被夹持在两片耐高温夹板之间。
12、进一步，沿焊枪的移动方向上，感应加热线圈与焊枪的中心线共线；
13、感应加热线圈的长度为l，焊枪移动的速度为v，每一个加热点在打印的移动过程中能够持续加热的时间为t，t＝l/v，t大于60s。
14、进一步，焊枪连接有焊枪控制器。
15、进一步，连接段与线圈控制器连接。
16、进一步，基板选用铝合金板材。
17、本专利技术还公开了一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金方法，具体包含以下步骤：
18、1)将焊枪移动至打印起点，开启焊枪，起弧后得到高温电弧，下层金属在电弧热作用下形成高温液态熔池，同时将含钪铝镁合金丝材送入焊枪内，并依靠电弧和熔池联合加热熔化成液态；
19、2)开启焊枪的同时开启感应加热元件，通过红外测温仪测得加热温度，利用线圈控制器实现温度的闭环控制，使感应加热元件温度维持在500℃±30℃；
20、3)移动焊枪，同时焊枪连续的进行起弧熄弧，融化下层金属，含钪铝镁合金丝材送入熔池，并依靠电弧和熔池联合加热熔化成液态，轨迹走过的熔池随时间推移凝固为固态；
21、4)焊枪内部通有高纯氩气，在熔池上方形成局部保护气氛，防止氧化；
22、5)随行的感应加热元件对刚凝固的熔池进行加热，以保证每一个加热点在打印的移动过程中能够持续加热；
23、6)一层打印完毕后，同时完成随行热处理，等待一段时间后将第二层熔体沉积在第一层熔体上；
24、7)依次重复多次步骤1)-6)，直至沉积完成含钪铝镁合金构件。
25、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
26、本专利技术公开了一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，在焊枪的旁侧加设了与焊枪可以一并移动的感应加热元件，在沉积的过程中，就可以实现原位随行加热。相较于现有铝镁钪电弧熔丝增材成型大尺寸构件，本专利技术免去了后续热处理工艺，节约了成本，缩短了工件交付周期。同时，相较于现有感应加热辅助金属电弧熔丝增材技术，本专利技术实现了原位随行加热，提高了工作的效率，并且随行热处理区别于其他对于增材构件的原位加热，只适用于以铝镁钪为代表，可仅通过人工时效得到性能强化的金属的增材制造，感应加热目的和强化原理是通过快速原位热处理技术在打印过程中对刚凝固的沉积区进行快速热处理，使其析出第二相强化相，实现改善金属打印件组织性能的目的。
27、进一步，连接杆长度大于等于10cm，目的是为了保证线圈加热影响区不会干涉到熔池凝固，对于此工艺，熔池长度可达到4cm左右，故需要使加热区远离未凝固熔池。
28、本专利技术公开了一种层间原位快速热处理辅助电弧熔丝增材制造铝镁钪合金方法，通过本专利技术装置与方法成型的含钪铝镁合金大型构件，可以免去后处理工艺，减少后处理带来的成本，避免了后续热处理大型构件所面临的一系列困难，缩短工件交付周期，为产品快速迭代提供了基础，并且此设备与方法为定制化大型梯度材料构件提供了新的解决方法。本专利技术成型的含钪铝镁合金构件在打印结束后即具有优异的力学性能。
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1.一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，包括基板(1)、焊枪(2)、绝缘箍环(3)、耐高温夹板(6)和感应加热元件(10)；
2.根据权利要求1所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，绝缘箍环(3)的固定位置根据焊枪(2)长度调节。
3.根据权利要求1所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，连接杆(5)长度大于等于10cm。
4.根据权利要求1所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，在耐高温夹持板上预制有两个以上的连接孔，连接孔内用于安装连接杆(5)，耐高温夹持板被螺母(7)锁紧在连接杆(5)上。
5.根据权利要求1所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，感应加热元件(10)包括连接段和连接于连接段下方的感应加热线圈，连接段被夹持在两片耐高温夹板(6)之间。
6.根据权利要求5所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，沿焊枪(2)的移动方向上，感应加热线圈与焊枪(2)的中
7.根据权利要求5所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，连接段与线圈控制器(8)连接。
8.根据权利要求1所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，焊枪(2)连接有焊枪控制器(4)。
9.根据权利要求1所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，基板(1)选用铝合金板材。
10.一种基于权利要求1-9任意一项所述装置的层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金方法，其特征在于，具体包含以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，包括基板(1)、焊枪(2)、绝缘箍环(3)、耐高温夹板(6)和感应加热元件(10)；
2.根据权利要求1所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，绝缘箍环(3)的固定位置根据焊枪(2)长度调节。
3.根据权利要求1所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，连接杆(5)长度大于等于10cm。
4.根据权利要求1所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，在耐高温夹持板上预制有两个以上的连接孔，连接孔内用于安装连接杆(5)，耐高温夹持板被螺母(7)锁紧在连接杆(5)上。
5.根据权利要求1所述的一种层间热处理辅助电弧增材制造铝镁钪合金的装置，其特征在于，感应加热元件(10)包...
【专利技术属性】
技术研发人员：方学伟，黎凯，陈瑞凯，邹杰，杨健楠，黄科，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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