[发明专利]一种具有随焊超声振动和碾压特征的电弧增材制造方法

权利要求书

1.一种具有随焊超声振动和碾压特征的电弧增材制造方法，其特征在于，在电弧增材制造焊枪后面设置可跟随电弧增材制造焊枪同步同向移动的超声振动碾压滚轮，在电弧增材制造过程时，电弧增材制造焊枪首先引弧并平移，通过焊材熔融和凝固实现电弧增材制造，超声振动碾压滚轮跟随电弧增材制造焊枪同步同向移动，对处于热塑性阶段的电弧增材制造层进行超声振动和碾压，使其发生塑性变形并促进其冷却，同时超声振动通过上下与前后结合的平面振动经电弧增材制造层和基底母材传入电弧熔池，使熔池的凝固过程受到近距离的超声振动，利用二者综合作用使电弧增材层的组织和性能得到改善；

所述超声振动碾压滚轮为钢制的超声振动碾压滚轮且其侧表面为适应电弧增材制造层横截面形状的内凹弧形；

电弧增材制造时，同时将具有往复超声振动特征的搅拌针插入到增材制造熔池中，并随熔池同步移动，对熔池金属的凝固过程直接实施超声振动和搅拌，改善其凝固组织和力学性能；搅拌针振动方向为沿自身轴向；

本方法依靠以下的电弧增材及超声碾压联合制造设备实现，所述电弧增材及超声碾压联合制造设备，包括一个电弧增材制造焊枪，电弧增材制造焊枪安装在一个整体沿水平设置的保持架上且焊接头一端向下，保持架上还安装有一个滚轮碾压装置，滚轮碾压装置包括一个施压装置，施压装置的伸缩臂竖直向下设置且伸缩臂下端安装钢制的超声振动碾压滚轮，超声振动碾压滚轮侧表面朝向电弧增材制造焊枪方向设置且为适应电弧增材制造层横截面形状的内凹弧形，滚轮碾压装置还包括一个滚轮用超声振动器，滚轮用超声振动器和施压装置相对固定连接并为其提供超声振动；

在保持架上还安装有一个振动搅拌装置，振动搅拌装置包括一个搅拌针用超声振动器，搅拌针用超声振动器下端向下设置有一根搅拌针，搅拌针用超声振动器能够为搅拌针提供沿轴向的振动；

搅拌针下端具有一圈水平外凸的凸起；所述凸起为周向均匀布置的多个，每个凸起的上表面和下表面分别设置为反向对称的倾斜面或者螺旋叶面；随着搅拌针沿轴向的往复振动，凸起的上下表面在往复运动时会形成在周向上往复回旋地向外推动金属液的作用效果，进而对金属液产生沿轴向方向的振动的同时产生一个沿圆周方向的往复振动，对金属液熔池形成一个复合的高频振动效果。

2.如权利要求1所述的具有随焊超声振动和碾压特征的电弧增材制造方法，其特征在于，所述超声振动碾压滚轮对电弧增材制造层实现超声碾压的平均下压力为0.5-2.5KN，超声振动功率为50-250W。

3.如权利要求1所述的具有随焊超声振动和碾压特征的电弧增材制造方法，其特征在于，电弧增材制造焊枪安装在一个焊枪安装套上，焊枪安装套通过一个焊枪安装套转动调节手柄可竖向转动地安装在保持架上；

电弧增材制造焊枪可沿轴向滑动地安装在所述焊枪安装套上，焊枪安装套上还贯穿地旋接设置有焊枪紧固用螺栓实现对电弧增材制造焊枪的固定。

4.如权利要求1所述的具有随焊超声振动和碾压特征的电弧增材制造方法，其特征在于，保持架呈上下宽度一致的长条形，滚轮碾压装置包括可水平滑动地套设在保持架上的一个滑套，滑套上还贯穿地旋接设置有滑套紧固用螺栓实现对滑套的固定，所述施压装置固定安装在滑套下端，所述滚轮用超声振动器固定安装在滑筒上端。

5.如权利要求1所述的具有随焊超声振动和碾压特征的电弧增材制造方法，其特征在于，所述搅拌针用超声振动器竖向安装在一个振动器安装套上，振动器安装套通过一个振动器安装套振动调节手柄可竖向转动地安装在一个滑动套上，滑动套可水平滑动地安装在保持架上；

保持架呈上下宽度一致的长条形，滑动套可水平滑动地套接安装在保持架上，滑动套上还贯穿地旋接设置有滑动套紧固用螺栓实现对滑动套的固定；

搅拌针用超声振动器通过消振弹簧安装在振动器安装套上。