[发明专利]一种Al-Si合金的丝材电弧增材制造方法

权利要求书

1.一种Al-Si合金的丝材电弧增材制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用三维绘图软件绘制零件模型，采用切片软件对零件模型进行分层切片处理，得到分层切片数据，利用仿真软件对分层切片数据进行仿真模拟，生成机器人控制代码，将机器人控制代码导入焊接机器人，利用焊接机器人，在事先准备好的基板上进行Al-Si合金丝材电弧增材成形，共沉积2～4层，形成多层沉积金属，并在成形过程利用冷却辊压装置对多层沉积金属侧壁施加冷却辊压，冷却辊压过程中冷却水的温度为5～25℃，冷却水的流量为500～2000L/h，多层沉积金属受到的辊压应力为30～250MPa；

步骤2、对多层沉积金属的侧面和顶面进行铣削加工；

步骤3、利用搅拌摩擦加工设备对铣削后的多层沉积金属进行搅拌摩擦加工，并在搅拌摩擦加工过程利用冷却辊压装置对多层沉积金属侧壁施加冷却辊压，冷却辊压过程中冷却水的温度为5～25℃，冷却水的流量为500～2000L/h，多层沉积金属受到的辊压应力为50～350MPa；

步骤4、对多层沉积金属上表面进行精铣，使加工表面平整，以备下一步的电弧增材成形；

步骤5、循环重复执行以上步骤，直至多层沉积金属达到预设的形状和尺寸，得到增材体；

所述冷却辊压装置包括滚柱、导热柱体和导热外圈，导热外圈转动装配在导热柱体的外壁上，导热柱体开设有内腔，导热柱体上表面设置有与内腔连通的冷却水进口，导热柱体下表面设置有与内腔连通的冷却水出口，滚柱垂直固定装配在导热柱体上表面的中心，且滚柱与焊接机器人的焊枪或搅拌摩擦加工设备的搅拌头同步动作；

步骤3中搅拌摩擦加工设备的搅拌头的轴针长度大于洗削加工后多层沉积金属的高度，搅拌头的轴肩直径略小于洗削加工后多层沉积金属的宽度；

搅拌摩擦加工设备所采用的搅拌头轴肩直径为40～46mm，搅拌针长度为2～5mm，搅拌头转速为400～1500r/min，行进速度为60～350mm/min，搅拌头倾角为1.5～3°。

2.根据权利要求1所述的一种Al-Si合金的丝材电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤1中电弧增材成形的多层沉积金属的宽度为7～50mm。

3.根据权利要求1所述的一种Al-Si合金的丝材电弧增材制造方法，其特征在于，步骤1中所述的多层沉积金属由单道多层沉积或者多道多层沉积获得。

4.根据权利要求1所述的一种Al-Si合金的丝材电弧增材制造方法，其特征在于，步骤1中电弧增材成形过程中使用的焊接电流为60～300A，焊接电压为17.7～26.4V，焊丝摆动振幅为2.1～5.0mm，焊丝摆动速度为700～1600mm/min，成形速度为150～400mm/min，每层焊枪提升高度为1.0～2.6mm。

5.根据权利要求1所述的一种Al-Si合金的丝材电弧增材制造方法，其特征在于，步骤2中多层沉积金属侧面的铣削量为0.1～0.5mm，顶面的铣削量为0.3～2.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种Al-Si合金的丝材电弧增材制造方法，其特征在于，步骤1中所述Al-Si合金丝材中Si含量质量分数为4.5％～18.5％。