CN108340057A - 一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，通过软件进行在线编程快速成形路径，每层之间的堆覆路径为循环往复方式，前一层的收弧点为后一层的起弧点，快速成形时每焊完一道焊缝焊枪偏移5.25mm，每完成一层快速成形后，焊枪抬高2.75mm；按照设定程序和参数送进焊丝，进行电弧快速成形，其中，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为18～22s，每层之间的冷却时间为90～120s；上述适用于6061铝合金，工艺简单且成形效率高，得到的零件成形美观。
Description
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，涉及一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，具体涉及一种4043铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺。
背景技术
电弧快速成形是一种以非熔化极、熔化极或等离子弧等电弧作为热源，通过不断熔化丝材逐层堆积成形的快速成形技术，具有成形尺寸大、设备简单、制造成本低、材料利用率和沉积效率高等优势，已成为可实现高质量金属零件经济快速成形的方法之一。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。目前，铝合金的快速成形是一个研究热点。然而，大多数的研究主要是制造铝合金的薄壁结构，很少有关于铝合金厚壁结构特别是4043铝合金厚壁结构的研究和工业化应用报道。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，具体地，包括以下步骤：
(1)去除铝合金基板表面的氧化膜和油污，并用丙酮清洗、烘干；
(2)通过软件进行在线编程快速成形路径，并将上述程序导入机器人；
(3)设置快速成形参数，将步骤(1)中处理后的铝合金基板装夹在工作台上，将所述机器人移动至设定位置，按照设定程序和参数送进焊丝，进行电弧快速成形；
其中，所述快速成形参数为：焊接速度为5.8～6.2mm/s，送丝速度为4.8～5.2m/min，保护气体纯氩气的气体流量为18～22L/min，电流为113～137A，电压为16.8～18.8V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为18～22s，每层之间的冷却时间为90～120s。
进一步地，步骤(1)中，所述铝合金为6061铝合金。
进一步地，步骤(2)中，所述软件为ABB公司开发的Robotstudio软件，所述机器人选择ABB公司生产的。
进一步地，步骤(2)中，所述快速成形路径为：每层之间的堆覆路径为循环往复方式，前一层的收弧点为后一层的起弧点，快速成形时每焊完一道焊缝焊枪偏移5.25mm，每完成一层快速成形后，焊枪抬高2.75mm。
进一步地，步骤(3)中，所述焊丝为4043铝合金焊丝，且长度为1.2mm。
进一步地，步骤(3)中，所述快速成形参数为：焊接速度为5.9～6.1mm/s，送丝速度为4.9～5.1m/min，保护气体纯氩气的气体流量为19～21L/min，电流为119～131A，电压为17.3～18.2V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为19～21s，每层之间的冷却时间为100～110s。
更进一步地，步骤(3)中，所述快速成形参数为：焊接速度为6.0mm/s，送丝速度为5.0m/min，保护气体纯氩气的气体流量为20L/min，电流为125A，电压为17.8V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为20s，每层之间的冷却时间为105s。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明适用于4043铝合金厚壁结构的电弧快速成形，工艺简单，成形效率高，得到的零件成形美观。
附图说明
图1为每层电弧快速成形路径示意图；
图2为本发明中电弧快速成形得到的铝合金厚壁结构实物图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
实施例1
一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，具体地，包括以下步骤：
(1)分别用150#、600#和1200#砂纸去除6061铝合金基板表面的氧化膜和油污，并用丙酮清洗、烘干。
(2)通过ABB公司开发的Robotstudio软件进行在线编程快速成形路径，并将上述程序导入至ABB公司生产的机器人内；其中，快速成形路径为：每层之间的堆覆路径为循环往复方式，前一层的收弧点为后一层的起弧点，快速成形时每焊完一道焊缝焊枪偏移5.25mm，每完成一层快速成形后，焊枪抬高2.75mm。
(3)设置快速成形参数为：焊接速度为5.8mm/s，送丝速度为4.8m/min，保护气体纯氩气的气体流量为18L/min，电流为113A，电压为16.8V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为18s，每层之间的冷却时间为90s，将步骤(1)中处理后的铝合金基板装夹在工作台上，将上述机器人移动至设定位置，按照设定程序和参数送进1.2mm的4043铝合金焊丝，进行电弧快速成形。
对快速成形得到的厚壁结构按照ISO 6892-1-2009《金属材料--拉伸试验--第1部分：常温测试法》进行室温拉伸力学性能测试，结果为：4043铝合金厚壁结构抗拉强度为165MPa，与4043铝合金铸锭的抗拉强度173MPa接近，能够达到使用要求。
实施例2
一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，具体地，包括以下步骤：
(1)分别用150#、600#和1200#砂纸去除6061铝合金基板表面的氧化膜和油污，并用丙酮清洗、烘干。
(2)通过ABB公司开发的Robotstudio软件进行在线编程快速成形路径，并将上述程序导入至ABB公司生产的机器人内；其中，快速成形路径为：每层之间的堆覆路径为循环往复方式，前一层的收弧点为后一层的起弧点，快速成形时每焊完一道焊缝焊枪偏移5.25mm，每完成一层快速成形后，焊枪抬高2.75mm。
(3)设置快速成形参数为：焊接速度为6.1mm/s，送丝速度为5.1m/min，保护气体纯氩气的气体流量为21L/min，电流为131A，电压为18.2V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为21s，每层之间的冷却时间为110s，将步骤(1)中处理后的铝合金基板装夹在工作台上，将上述机器人移动至设定位置，按照设定程序和参数送进1.2mm的4043铝合金焊丝，进行电弧快速成形。
对快速成形得到的厚壁结构按照ISO 6892-1-2009《金属材料--拉伸试验--第1部分：常温测试法》进行室温拉伸力学性能测试，结果为：4043铝合金厚壁结构抗拉强度为165MPa，与4043铝合金铸锭的抗拉强度173MPa接近，能够达到使用要求。
实施例3
一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，具体地，包括以下步骤：
(1)分别用150#、600#和1200#砂纸去除6061铝合金基板表面的氧化膜和油污，并用丙酮清洗、烘干。
(2)通过ABB公司开发的Robotstudio软件进行在线编程快速成形路径，并将上述程序导入至ABB公司生产的机器人内；其中，快速成形路径为：每层之间的堆覆路径为循环往复方式，前一层的收弧点为后一层的起弧点，快速成形时每焊完一道焊缝焊枪偏移5.25mm，每完成一层快速成形后，焊枪抬高2.75mm。
(3)设置快速成形参数为：焊接速度为6.0mm/s，送丝速度为5.0m/min，保护气体纯氩气的气体流量为20L/min，电流为125A，电压为17.8V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为20s，每层之间的冷却时间为105s，将步骤(1)中处理后的铝合金基板装夹在工作台上，将上述机器人移动至设定位置，按照设定程序和参数送进1.2mm的4043铝合金焊丝，进行电弧快速成形。
对快速成形得到的厚壁结构按照ISO 6892-1-2009《金属材料--拉伸试验--第1部分：常温测试法》进行室温拉伸力学性能测试，结果为：4043铝合金厚壁结构抗拉强度为165MPa，与4043铝合金铸锭的抗拉强度173MPa接近，能够达到使用要求。
实施例4
一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，具体地，包括以下步骤：
(1)分别用150#、600#和1200#砂纸去除6061铝合金基板表面的氧化膜和油污，并用丙酮清洗、烘干。
(2)通过ABB公司开发的Robotstudio软件进行在线编程快速成形路径，并将上述程序导入至ABB公司生产的机器人内；其中，快速成形路径为：每层之间的堆覆路径为循环往复方式，前一层的收弧点为后一层的起弧点，快速成形时每焊完一道焊缝焊枪偏移5.25mm，每完成一层快速成形后，焊枪抬高2.75mm。
(3)设置快速成形参数为：焊接速度为5.9mm/s，送丝速度为4.9m/min，保护气体纯氩气的气体流量为19L/min，电流为119A，电压为17.3V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为19s，每层之间的冷却时间为100s，将步骤(1)中处理后的铝合金基板装夹在工作台上，将上述机器人移动至设定位置，按照设定程序和参数送进1.2mm的4043铝合金焊丝，进行电弧快速成形。
对快速成形得到的厚壁结构按照ISO 6892-1-2009《金属材料--拉伸试验--第1部分：常温测试法》进行室温拉伸力学性能测试，结果为：4043铝合金厚壁结构抗拉强度为165MPa，与4043铝合金铸锭的抗拉强度173MPa接近，能够达到使用要求。
实施例5
一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，具体地，包括以下步骤：
(1)分别用150#、600#和1200#砂纸去除6061铝合金基板表面的氧化膜和油污，并用丙酮清洗、烘干。
(2)通过ABB公司开发的Robotstudio软件进行在线编程快速成形路径，并将上述程序导入至ABB公司生产的机器人内；其中，快速成形路径为：每层之间的堆覆路径为循环往复方式，前一层的收弧点为后一层的起弧点，快速成形时每焊完一道焊缝焊枪偏移5.25mm，每完成一层快速成形后，焊枪抬高2.75mm。
(3)设置快速成形参数为：焊接速度为6.2mm/s，送丝速度为5.2m/min，保护气体纯氩气的气体流量为22L/min，电流为137A，电压为18.8V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为22s，每层之间的冷却时间为120s，将步骤(1)中处理后的铝合金基板装夹在工作台上，将上述机器人移动至设定位置，按照设定程序和参数送进1.2mm的4043铝合金焊丝，进行电弧快速成形。
对快速成形得到的厚壁结构按照ISO 6892-1-2009《金属材料--拉伸试验--第1部分：常温测试法》进行室温拉伸力学性能测试，结果为：4043铝合金厚壁结构抗拉强度为165MPa，与4043铝合金铸锭的抗拉强度173MPa接近，能够达到使用要求。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)去除铝合金基板表面的氧化膜和油污，并用丙酮清洗、烘干；
(2)通过软件进行在线编程快速成形路径，并将上述程序导入机器人；
(3)设置快速成形参数，将步骤(1)中处理后的铝合金基板装夹在工作台上，将所述机器人移动至设定位置并启动，按照设定程序和参数送进焊丝进行电弧快速成形；其中，
步骤(2)中，所述快速成形路径为：每层之间的堆覆路径为循环往复方式，前一层的收弧点为后一层的起弧点，快速成形时每焊完一道焊缝焊枪偏移5.25mm，每完成一层快速成形后，焊枪抬高2.75mm；
步骤(3)中，所述快速成形参数为：焊接速度为5.8～6.2mm/s，送丝速度为4.8～5.2m/min，保护气体纯氩气的气体流量为18～22L/min，电流为113～137A，电压为16.8～18.8V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为18～22s，每层之间的冷却时间为90～120s。
2.一种如权利要求1所述的铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述铝合金为6061铝合金。
3.一种如权利要求1所述的铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述软件为Robotstudio软件。
4.一种如权利要求1所述的铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述焊丝为4043铝合金焊丝，且长度为1.2mm。
5.一种如权利要求1所述的铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述快速成形参数为：焊接速度为5.9～6.1mm/s，送丝速度为4.9～5.1m/min，保护气体纯氩气的气体流量为19～21L/min，电流为119～131A，电压为17.3～18.2V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为19～21s，每层之间的冷却时间为100～110s。
6.一种如权利要求1或5所述的铝合金厚壁结构电弧快速成形工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述快速成形参数为：焊接速度为6.0mm/s，送丝速度为5.0m/min，保护气体纯氩气的气体流量为20L/min，电流为125A，电压为17.8V，焊接模式为CMT+PULSE，每道焊缝之间的冷却时间为20s，每层之间的冷却时间为105s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180731 |