CN105643053A - 熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法，包括如下步骤：(1)在三维软件中设计金属构件三维数字模型，采用三维打印系统软件对该三维数字模型进行切片处理，生成多层二维数据片层，并分析形成加工路线；(2)采用焊枪按照所述加工路线将单层片层金属构件熔敷成型，焊枪中熔丝直径0.08-1.5mm、焊接电压14-20V、焊接电流2-20A、走行线速度1-12mm.s-1、送丝速度0.5-15mm.s-1及保护气压力2-5Mpa；(3)单层片层金属构件熔敷成型后，三维控制平台将自动调整焊枪与最新生成面之间的间距，经多次循环后完成金属构件的三维熔敷成型；该方法熔敷成型的三维金属构件形状精度和表面质量得到了提高，同时其金相组织及其均匀性也得到了改善；另外，还具有成本低，熔敷率高的优点。

Description

熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法
技术领域
本发明涉及三维打印技术领域，特别涉及一种熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法。
背景技术
三维打印属于快速成形技术的一种，它以数字模型文件为基础，采用粉末、液体或可塑性原料为粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造三维实体。以往在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，目前正逐渐扩展用于一些产品的直接制造。
目前，已经得到应用的金属材料三维打印主要是选择性激光烧结(selectivelasersintering，SLS)、电子束熔化成型(Electronbeammelting，EBM)和熔融沉积式(fuseddepositionmodeling，FDM)，其中SLS、EBM因能量密度高、可控精度好成为当前发展的主流，但是熔敷率较低也是该技术存在的问题。该技术的应用门槛较高，在能量束发生、能量束控制方面的技术门槛是制约其推广的主要因素之一。另外，保护性加工环境的构建、成型材料预热等必需辅助技术也增大了配套技术开发的复杂性。
MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)为使用熔化电极，并以外加惰性气体保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法。其主要优点是焊位不受限制，同时也具有焊接速度较快、熔敷率高等优点。适用于不锈钢、铝、镁、铜、钛、锆及镍合金等难加工材料的加工。
现将MIG原理引入三维打印技术以克服现有技术存在的缺点；然而MIG原理还不能满足三维打印提出的技术要求，主要表现在形状精度、表面粗糙度以及材料金相组织要求，因此在以下方面的研究将解决本发明涉及的关键技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法，熔敷成型的三维金属构件形状精度和表面质量能得到提高，同时其金相组织及其均匀性得到改善。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：。
该熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法，包括如下步骤：
(1)在三维软件中设计金属构件三维数字模型，采用三维打印系统软件对该三维数字模型进行切片处理，生成多层二维数据片层，并分析形成加工路线；
(2)采用焊枪按照所述加工路线将单层片层金属构件熔敷成型，焊枪中熔丝直径0.08-1.5mm、焊接电压14-20V、焊接电流2-20A、走行线速度1-12mm.s-1、送丝速度0.5-15mm.s-1及保护气压力2-5Mpa；
(3)单层片层金属构件熔敷成型后，三维控制平台将自动调整焊枪与最新生成面之间的间距，经多次循环后完成金属构件的三维熔敷成型。
进一步，片层厚度为1mm。
本发明的有益效果是：
本发明的熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法，熔敷成型的三维金属构件形状精度和表面质量得到了提高，同时其金相组织及其均匀性也得到了改善；另外，还具有成本低，熔敷率高的优点。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明单层片层金属构件熔敷结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例一
该熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法，包括如下步骤：
(1)在三维软件中设计金属构件三维数字模型，采用三维打印系统软件对该三维数字模型进行切片处理，生成多层二维数据片层，其片层厚度为1mm，并分析形成加工路线；
(2)采用焊枪按照所述加工路线将单层片层金属构件熔敷成型，焊枪中熔丝直径0.08mm、焊接电压20V、焊接电流2A、走行线速度12mm.s-1、送丝速度0.5mm.s-1及保护气压力5Mpa；该焊枪包括喷嘴中心的熔丝1、环绕熔丝外周设置的保护气2和与熔丝1、三维打印平台3分别相连的电极4。
(3)单层片层金属构件熔敷成型后，三维控制平台将自动调整焊枪与最新生成面之间的间距，经多次循环后完成金属构件的三维熔敷成型。
实施例二
该熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法，包括如下步骤：
(1)在三维软件中设计金属构件三维数字模型，采用三维打印系统软件对该三维数字模型进行切片处理，生成多层二维数据片层，其片层厚度为1mm，并分析形成加工路线；
(2)采用焊枪按照所述加工路线将单层片层金属构件熔敷成型，焊枪中熔丝直径1.5mm、焊接电压14V、焊接电流20A、走行线速度1mm.s-1、送丝速度15mm.s-1及保护气压力2Mpa；该焊枪包括喷嘴中心的熔丝1、环绕熔丝外周设置的保护气2和与熔丝1、三维打印平台3分别相连的电极4。
(3)单层片层金属构件熔敷成型后，三维控制平台将自动调整焊枪与最新生成面之间的间距，经多次循环后完成金属构件的三维熔敷成型。
实施例三
该熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法，包括如下步骤：
(1)在三维软件中设计金属构件三维数字模型，采用三维打印系统软件对该三维数字模型进行切片处理，生成多层二维数据片层，其片层厚度为1mm，并分析形成加工路线；
(2)采用焊枪按照所述加工路线将单层片层金属构件熔敷成型，焊枪中熔丝直径1mm、焊接电压18V、焊接电流10A、走行线速度8mm.s-1、送丝速度10mm.s-1及保护气压力3Mpa；该焊枪包括喷嘴中心的熔丝1、环绕熔丝外周设置的保护气2和与熔丝1、三维打印平台3分别相连的电极4。
(3)单层片层金属构件熔敷成型后，三维控制平台将自动调整焊枪与最新生成面之间的间距，经多次循环后完成金属构件的三维熔敷成型。
本发明的熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法，熔敷成型的三维金属构件形状精度和表面质量能得到了提高，同时其金相组织及其均匀性也得到了改善；另外还具有成本低，熔敷率高的优点。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)设计金属构件三维数字模型，采用三维打印系统软件对该三维数字模型进行切片处理，生成多层二维数据片层，并分析形成加工路线；
(2)采用焊枪按照所述加工路线将单层片层金属构件熔敷成型，焊枪中熔丝直径0.08-1.5mm、焊接电压14-20V、焊接电流2-20A、走行线速度1-12mm.s-1、送丝速度0.5-15mm.s-1及保护气压力2-5Mpa；
(3)单层片层金属构件熔敷成型后，三维控制平台将自动调整焊枪与最新生成面之间的间距，经多次循环后完成金属构件的三维熔敷成型。
2.根据权利要求1所述的熔化极气体保护电弧熔敷三维打印方法，其特征在于：所述片层厚度为1mm。
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