CN115555683A - 一种铝合金模具电弧增材方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金模具电弧增材方法,本发明采用电弧增材的制造方法提高生产基板的效率,降低成本,采用短直线填充的方式,避免边缘位置出现缺陷,提高增材质量,在前三层焊缝选用较大的增材参数,能够对基板起到预热作用还使得后续增材焊缝质量更加稳定,另外通过手动编程补焊方式以及机器人自动焊接方式的结合,提高工件成形度,从而提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及电弧增材技术领域,特别涉及一种铝合金模具电弧增材方法。
背景技术
传统铸造方法周期长,成本高,而电弧增材以电弧为载能束,热输入高,成形速度快,适用于大尺寸复杂构件低成本、高效快速近净成形;面对特殊金属结构制造成本及可靠性要求,其结构件逐渐向大型化、整体化、智能化发展,因而该技术在大尺寸结构件成形上具有其他增材技术不可比拟的效率与成本优势,现有技术中的电弧增材方法多用于一次焊接即可完成的工件,而现有技术中的铝合金模具(如铝合金base板)由多个部分组成,无法一次完成焊接工作,因此需要设计一种铝合金模具电弧增材方法。
发明内容
本发明提供一种铝合金模具电弧增材方法,可以解决背景技术中所指出的问题。
一种铝合金模具电弧增材方法,包括:步骤一:对铝合金模具样件进行三维建模,将模型导入增材软件中,对生成的增材路径进行仿真模拟,将打印程序文件发送至增材机器人;
步骤二:将增材平台调平,校准设备精度后安装基板,对基板表面进行清理;
步骤三:设置机器人的焊接参数;焊接参数包括:送丝速度、焊接电流、焊接电压、保护气流量以及干伸长;
步骤四:填充焊丝,通入保护气体,机器人沿增材路径进行逐层打印,即开始铝合金模具主体框架部分的增材工作;
步骤五:在打印三层后,暂停增材工作,将三维模型更改为横竖两部分,生成新的增材路径,采用短直线填充的方式,继续进行铝合金模具主体框架部分的增材工作;
步骤六:在主体框架部分的增材工作完成后,采用手动编程,工艺选择脉冲,在铝合金模具的主体框架部分增材上形成与盖板搭接的坡口;
步骤七:进行铝合金模具盖板顶部增材层的增材工作,增材工作完成后进行热处理消除焊接应力,再进行机加工,机加工完成后得到所述铝合金模具。
较佳的,所述步骤一中对铝合金模具样件进行三维建模后,对其四周尺寸单边增加5mm,对其内侧的加强筋单边增加1mm。
较佳的,所述步骤一中增材机器人接收打印程序文件后,人工操作机器人空走打印路径,测试焊枪喷嘴是否与工件固定螺栓发生碰撞。
较佳的,所述步骤三中,第一层的焊接参数设定为:
步骤三中,第一层的焊接参数设定为:
外壁--送丝速度:8.0-8.2m/min;焊接电流:257-265A;焊接电压22.6-23V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
填充--送丝速度:7.0-7.2m/min;焊接电流:211-219A;焊接电压20.3-21V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
第二层的焊接参数设定为:
外壁--送丝速度:6.0-6.3m/min;焊接电流:167-175A;焊接电压16.5-16.9V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
填充—送丝速度:5.8-6.0m/min;焊接电流:160-167A;焊接电压16.1-16.5V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
第三层至最后一层的焊接参数设定为:
外壁--送丝速度:5.6-5.8m/min;焊接电流:150-160A;焊接电压15.5-16.1V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
填充—送丝速度:5.3-5.5m/min焊接电流:144-150A;焊接电压14.8-15.2V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm。
较佳的,在所述步骤四和步骤七中,在每一层打印工作结束后,对堆积的位置进行打磨,使得每层各位置高度接近,再通过激光清洗设备对增材表面进行清洗,直至完成增材工作。
较佳的,所述步骤七中在进行盖板顶部增材层的增材工作前,将盖板顶部增材层的模型靠近主体的部分底部缩进5mm,模型修改后,通过iungo软件进行模型仿真,仿真成功后开始打印工作,每完成一层焊接后,均通过手动编程进行补焊,直至盖板顶部增材层的增材工作完成。
较佳的,所述步骤三中,在打印完前三层后,将送丝速度降低至5.0m/min;连续打印八小时后停止打印,空冷12小时后再继续打印。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明采用电弧增材的制造方法提高生产基板的效率,降低成本,采用短直线填充的方式,避免边缘位置出现缺陷,提高增材质量,另外,通过手动编程补焊方式以及机器人自动焊接方式的结合,提高工件成形度,从而提高生产效率。
附图说明
图1为铝合金模具的三维模型;
图2为基板的俯视图;
图3为加工完成后的铝合金模具的结构示意图;
图4为铝合金模具组成部分的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的一个具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1-图4所示,本发明实施例提供的一种铝合金模具电弧增材方法,包括如下步骤:
步骤一:对铝合金模具样件进行三维建模,对铝合金模具样件进行三维建模后,对其四周尺寸单边增加5mm,对其内侧的加强筋单边增加1mm,再将模型导入增材软件中,对生成的增材路径进行仿真模拟,将打印程序文件发送至增材机器人,增材机器人接收打印程序文件后,人工操作机器人空走打印路径,测试焊枪喷嘴是否与工件固定螺栓发生碰撞;
在仿真模拟中,仿真模拟模型的四个角、模型四边中心的最低点和最高点以及模型厚度差较大和结构复杂的地方;
步骤一中对模型尺寸的修改是便于后续通过机加工来进行减材工作;
步骤二:将增材平台调平,校准设备精度后安装基板,对基板表面进行清理,确保基板表面无油污、水渍、氧化膜等影响增材质量的因素;
步骤三:设置机器人的焊接参数;焊接参数包括:送丝速度、焊接电流、焊接电压、保护气流量以及干伸长;
为了提高工件首层焊缝与基板的结合质量,首层焊缝一般选用较大的增材参数,一是对基板起到预热作用;二是后续增材焊缝质量更加稳定,具体的,第一层的焊接参数设定为:
步骤三中,第一层的焊接参数设定为:
外壁--送丝速度:8.0-8.2m/min;焊接电流:257-265A;焊接电压22.6-23V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
填充--送丝速度:7.0-7.2m/min;焊接电流:211-219A;焊接电压20.3-21V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
第二层的焊接参数设定为:
外壁--送丝速度:6.0-6.3m/min;焊接电流:167-175A;焊接电压16.5-16.9V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
填充—送丝速度:5.8-6.0m/min;焊接电流:160-167A;焊接电压16.1-16.5V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
第三层至最后一层的焊接参数设定为:
外壁--送丝速度:5.6-5.8m/min;焊接电流:150-160A;焊接电压15.5-16.1V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
填充—送丝速度:5.3-5.5m/min焊接电流:144-150A;焊接电压14.8-15.2V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
步骤四:填充焊丝,通入保护气体,机器人沿增材路径进行逐层打印,即开始铝合金模具主体框架部分的增材工作;
焊丝选用1.6mm的ER5356焊丝,保护气体为99.995%的纯氩气体;
步骤五:在打印三层后,暂停增材工作,将三维模型更改为横竖两部分,生成新的增材路径,采用短直线填充的方式,继续进行铝合金模具主体框架部分的增材工作;
如图4所示,铝合金模具由主体框架、盖板、盖板顶部增材层三部分组成,主体框架部分和盖板顶部增材层均通过电弧增材制造而来,盖板选择相近材料的铝合金板材机加工得到,在增材工作的过程中,先进行主体框架部分的增材工作,再将盖板电焊至主体框架部分上的坡口内,最后再进行盖板顶部增材层的增材工作,最后再经机加工得到如图3所示的成品工件;
步骤六:在主体框架部分的增材工作完成后,采用手动编程,工艺选择脉冲,在铝合金模具的主体框架部分增材上形成便于与盖板搭接的坡口;
步骤七:进行铝合金模具盖板顶部增材层的增材工作,增材工作完成后进行热处理消除焊接应力,再进行机加工,机加工完成后得到所述铝合金模具。
在步骤四和步骤七中,每一层打印工作结束后,对堆积的位置进行打磨,使得每层各位置高度接近,再通过激光清洗设备对增材表面进行清洗,直至完成增材工作。
由于主体高度较高,若不更改模型,会导致撞枪,因此需要对模型尺寸进行修改,因此在进行盖板顶部增材层的增材工作前,将盖板顶部增材层的模型靠近主体的部分底部缩进5mm,模型修改后,通过iungo软件进行模型仿真,仿真成功后开始打印工作,每完成一层焊接后,均通过手动编程进行补焊,直至盖板顶部增材层的增材工作完成;
在打印完前三层后,将送丝速度降低至5.0m/min;连续打印八小时后停止打印,空冷12小时后再继续打印,以避免基板变形从而导致工作台变形翘曲。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明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发明。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,本发明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发明内。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。
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,说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种铝合金模具电弧增材方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:对铝合金模具样件进行三维建模,将模型导入增材软件中,对生成的增材路径进行仿真模拟,将打印程序文件发送至增材机器人;
步骤二:将增材平台调平,校准设备精度后安装基板,对基板表面进行清理;
步骤三:设置机器人的焊接参数;焊接参数包括:送丝速度、焊接电流、焊接电压、保护气流量以及干伸长;
步骤四:填充焊丝,通入保护气体,机器人沿增材路径进行逐层打印,开始铝合金模具主体框架部分的增材工作;
步骤五:在打印三层后,暂停增材工作,将三维模型更改为横竖两部分,生成新的增材路径,采用短直线填充的方式,继续进行主体框架部分的增材工作;
步骤六:在主体框架部分的增材工作完成后,采用手动编程,工艺选择脉冲,在铝合金模具的主体框架部分增材上形成与盖板搭接的坡口;
步骤七:进行铝合金模具盖板顶部增材层部分的增材工作,增材工作完成后进行热处理消除焊接应力,再进行机加工,机加工完成后得到所述铝合金模具。
2.如权利要求1所述的一种铝合金模具电弧增材方法,其特征在于,所述步骤一中对铝合金模具样件进行三维建模后,对其四周尺寸单边增加5mm,对其内侧的加强筋单边增加1mm。
3.如权利要求1所述的一种铝合金模具电弧增材方法,其特征在于,所述步骤一中增材机器人接收打印程序文件后,人工操作机器人空走打印路径,测试焊枪喷嘴是否与工件固定螺栓发生碰撞。
4.如权利要求1所述的一种铝合金模具电弧增材方法,其特征在于,所述步骤三中,第一层的焊接参数设定为:
外壁--送丝速度:8.0-8.2m/min;焊接电流:257-265A;焊接电压22.6-23V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
填充--送丝速度:7.0-7.2m/min;焊接电流:211-219A;焊接电压20.3-21V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
第二层的焊接参数设定为:
外壁--送丝速度:6.0-6.3m/min;焊接电流:167-175A;焊接电压16.5-16.9V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
填充—送丝速度:5.8-6.0m/min;焊接电流:160-167A;焊接电压16.1-16.5V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
第三层至最后一层的焊接参数设定为:
外壁--送丝速度:5.6-5.8m/min;焊接电流:150-160A;焊接电压15.5-16.1V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm;
填充—送丝速度:5.3-5.5m/min焊接电流:144-150A;焊接电压14.8-15.2V;保护气流量25L/min;干伸长:16mm。
5.如权利要求1所述的一种铝合金模具电弧增材方法,其特征在于,在所述步骤四和步骤七中,在每一层打印工作结束后,对堆积的位置进行打磨,再通过激光清洗设备对增材表面进行清洗,直至完成增材工作。
6.如权利要求1所述的一种铝合金模具电弧增材方法,其特征在于,所述步骤七中在进行盖板顶部增材层部分的增材工作前,将盖板顶部增材层部分的模型靠近主体的部分底部缩进5mm,模型修改后,通过iungo软件进行模型仿真,仿真成功后开始打印工作,每完成一层焊接后,均通过手动编程进行补焊,直至盖板顶部增材层的增材工作完成。
7.如权利要求1所述的一种铝合金模具电弧增材方法,其特征在于,所述步骤三中,在打印完前三层后,将送丝速度降低至5.0m/min;连续打印八小时后停止打印,直至空冷12小时后再继续打印。
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