CN110773836A - 一种无支撑金属增材制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无支撑金属增材制造方法，涉及金属增材制造技术领域，包括以下步骤：S1：通过数控机床调整焊枪位置，将焊枪与送丝管通过夹具固定好，调整适当角度，在数控机床内输入所要完成成品参数；S2：启动焊机从而焊枪开始工作，焊枪对基板进行预热；S3：启动送丝机，丝材一端穿过送丝管到达焊枪下方；S4：焊枪对下方丝材进行加热使得丝材开始融化，丝材融化后下落到基板上进行凝固；S5：数控机床根据开始输入成品参数，实时调整焊枪与送丝管位置；S6：丝材融化后滴在基板上，根据数控机床提供路径，由下至上，层层凝固堆叠，最终形成成品。本发明特点是金属增材制造过程中无需制造支撑结构，完成成品之后无需拆除支撑，从而避免材料浪费。

Description

一种无支撑金属增材制造方法

技术领域

本发明涉及金属增材制造技术领域，特别是涉及一种无支撑金属增材制造方法。

背景技术

增材制造根据热源的不同,将金属增材制造分为高能束(激光、电子束和等离子)增材制造和电弧增材制造两类。

但现有的高能束金属增材制造过程中具有以下缺点：1、在制造悬臂结构或其他类似结构时需要添加相应的支撑结构，支撑结构的设计对最终成型影响很大。在形成最终成品后还需要去除掉支撑结构，从而增加了制造成本，并且造成一定的浪费。2、现有的加工传统金属空间结构的方法，其制造流程复杂。3.在打印时添加支撑就得需要后处理，导致与支撑接触的表面留下痕迹甚至损坏。4、打印在支撑上的层形貌不完美，因为支撑的强度比实体要低一些。而且支撑也很难从一些比较细小的结构(如微型空腔，内流道)中去除。

因此，本领域技术人员急需一种新型无支撑金属增材制造方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无支撑金属增材制造方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够在没有支撑结构的情况由下至上逐层堆叠，实现金属件的成型。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种无支撑金属增材制造方法，包括以下步骤：

S1：通过数控机床调整焊枪的位置，将焊枪与送丝管通过夹具固定好，调整适当角度，在数控机床内输入所要完成的成品的参数；

S2：启动焊机从而焊枪开始工作，焊枪对基板进行预热；

S3：启动送丝机，丝材的一端穿过送丝管到达焊枪的下方；

S4：焊枪对下方的丝材进行加热使得丝材开始融化，丝材融化后下落到基板上进行凝固；

S5：数控机床根据开始输入的成品的参数，实时调整焊枪与送丝管的位置；

S6：丝材融化后滴落在基板上，根据数控机床提供的路径，由下至上，层层凝固堆叠，最终形成成品。

优选地，丝材融化要在充满保护气的密闭操作间进行。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.使用电弧增材制造方法，材料利用率高，能够实现高效低成本完成金属点阵的制造；2.使用电弧增材制造方法制备无支撑金属结构，摆脱了现有增材制造方法制备需要支撑结构的局限，提高了材料利用率，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1为本实施例无支撑金属增材制造方法的装置结构示意图；

图2为本实施例通过无支撑金属增材制造方法获得的多角度(与水平面夹角)倾斜金属杆件示意图；

图中：1-焊枪；2-密闭操作间；3-送丝管；4-送丝机；5-丝材；6-焊机；7-数控机床；8-保护气；9-基板；10-90°直杆；11-75°斜杆；12-60°斜杆；13-45°斜杆；14-30°斜杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种无支撑金属增材制造方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够在没有支撑结构的情况由下至上逐层堆叠，实现金属件的成型。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-2所示，本实施例提供了一种无支撑金属增材制造方法，包括以下步骤：

S1：通过数控机床7调整焊枪1的位置，焊枪1通过夹紧机构固定在机床主轴上，具体的夹紧机构为紧固螺钉式夹紧机构，金属环套在焊枪上，环上开螺纹孔，通过螺钉进行定位夹紧，最后整个装置通过螺钉连接固定在机床主轴上，可以实现三轴联动，焊枪1下方钨极放电形成热源。将焊枪1与送丝管3通过夹具固定好，焊枪1与送丝机4的相对角度可以调整，调整好适当的角度后，在数控机床7内输入所要完成的成品的参数；

S2：启动焊机6从而焊枪1开始工作，焊枪1先对基板进行预热；

S3：启动送丝机4，丝材5的一端穿过送丝管3到达焊枪1的下方；

S4：焊枪1对下方的丝材5进行加热使得丝材5开始融化，丝材5融化后下落到基板上进行凝固；

S5：数控机床7根据开始输入的成品的参数：基值峰值比为5％-12％，峰值电流为100A-150A，峰值时间为5％-10％，实时调整焊枪1与送丝管3的位置；另外，数控机床7还需要控制焊机6参数，并设置焊枪的脉冲电源，与普通电源相比，脉冲电源产生的脉冲电流可以减小焊接电流的平均值，降低焊件的热输入，有利于得到优良的内部组织，表现出更好的力学性能。并且还要控制实验过程中热输入，从而实时调整丝材5的融化速率。

S6：丝材5融化后滴落在基板上，根据数控机床7提供的路径，由下至上，层层凝固堆叠，最终形成成品。整个实验在“脉冲——冷却——脉冲”的条件下循环，与之对应“熔滴下落——熔滴凝固——熔滴下落”的实验现象，通过主轴的移动，熔滴沿着移动轨迹层层堆叠，同时熔滴快速凝固，整个过程不需要支撑结构，从而实现无支撑制造。

通过上述方法，本领域技术人员可以得到多方向无支撑的制造成品，如图2所示，图中分别为90°直杆10、75°斜杆11、60°斜杆12、45°斜杆13、30°斜杆14，本领域技术人员还根据实际需要制造其他角度的模具。

为了防止丝材5与空气中的氧气发生氧化反应，本实施例中丝材5融化要在充满保护气8的密闭操作间2下进行，保护气8为纯度99.99％的氩气，本领域技术人员还可以使用其他气体作为保护气8，只要不与丝材5发生氧化反应即可。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种无支撑金属增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过数控机床调整焊枪的位置，将焊枪与送丝管通过夹具固定好，调整适当角度，在数控机床内输入所要完成的成品的参数；

S2：启动焊机从而焊枪开始工作，焊枪对基板进行预热；

S3：启动送丝机，丝材的一端穿过送丝管到达焊枪的下方；

S4：焊枪对下方的丝材进行加热使得丝材开始融化，丝材融化后下落到基板上进行凝固；

S5：数控机床根据开始输入的成品的参数，实时调整焊枪与送丝管的位置；

S6：丝材融化后滴落在基板上，根据数控机床提供的路径，由下至上，层层凝固堆叠，最终形成成品。

2.根据权利要求1所述的无支撑金属增材制造方法，其特征在于：丝材融化要在充满保护气的密闭操作间进行。

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