[发明专利]一种铜合金的丝材电弧增材制造方法

说明书

一种铜合金的丝材电弧增材制造方法，包括以下步骤:步骤1、利用冷却辊压辅助进行电弧增材成形；步骤2、对增材体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增材体进行搅拌摩擦加工，同时在搅拌摩擦加工过程利用冷却辊压装置对增材体侧壁施加冷却辊压；步骤4、对增材体上表面进行精铣，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，直到完成零件的最终成形。本发明能够完全破除铜合金增材成形过程中的枝晶生长并细化晶粒，有效地修复气孔和裂纹等缺陷，同时在丝材电弧增材制造及其改性过程中，通过施加冷却防止增材体发生过热及因此导致的微观组织粗化，大大提高增材体的力学性能，特别是塑性和疲劳性能。

技术领域

本发明属于金属增材制造技术领域，涉及一种铜合金的丝材电弧增材制造方法，具体涉及一种利用冷却辊压及搅拌摩擦加工辅助的铜合金的丝材电弧增材制造方法。

背景技术

金属的丝材电弧增材制造技术(Wire and Arc Additive Manufacture，WAAM)是采用熔化极气体保护焊(GMAW)、钨极氩弧焊(GTAW)或等离子弧焊(PAW)为热源，利用离散、堆积原理，通过金属丝材的添加，在程序的控制下根据三维数字模型由线-面-体逐层堆焊出三维金属零件的先进制造技术。与以激光和电子束为热源的增材制造技术相比，具有以下优点：1)沉积速率高并且丝材利用率高，制造成本低；2)可以成形激光反射率高的材质(比如铝合金)；3)制造零件尺寸不受设备成型缸和真空室尺寸限制，易于实现大尺寸构件的制造。

铜合金由于具有优良的导电性、导热性、耐磨性、耐蚀性及加工性能，在化工领域中的能源运输管道和船舶制造领域中的螺旋桨、阀门、层压板等构件中具有广泛的应用。目前，铜及其合金部件主要采用铸造和机械加工的方法制造，但利用这两种方法制造铜及其合金部件时存在材料利用率低、工序复杂、生产周期长、制造成本高等问题，两种制造工艺均无法满足新产品快速研制及批量生产的要求。因此，利用成形效率高、制造成本低、制造形式灵活的丝材电弧增材制造技术制造铜及其合金部件具有重要的实际意义。但由于铜合金导热率较高，难于熔化，且热膨胀系数较高，在应用丝材电弧增材制造技术进行铜合金的成形过程中，易出现增材构件成形较差、层间未熔合，易产生气孔、裂纹等问题，从而降低了增材零件的性能。