[发明专利]一种电阻电磁感应复合加热金属丝材成形方法

说明书

本发明公开一种电阻电磁感应复合加热金属丝材成形方法，通过计算机软件建立金属零件的几何模型，并分层离散，设定和模拟零件的运动轨迹；由脉动送送丝机构将金属丝材匀速送至电磁感应加热区域和电阻加热区域，金属丝材由电磁感应加热电源预热到一定温度，带有一定热量的丝材持续送给直至金属丝材与基材短路，金属丝材与基材的接触部位产生电阻热，在电阻热的作用下，金属丝材熔化，形成熔体；在重力、电磁力的作用下熔体稳定过渡到基材，并开始凝固；三维运动系统由原先设定的运动轨迹控制金属丝材熔化、过渡、凝固逐步点、线、面、体完成金属零件的成形工件。采用本发明技术方案，具有降低成本，提高了效率，同时还降低对基材的热输入，减少基材的变形的特点。

技术领域

本发明属于金属零件成形加工领域，尤其涉及一种电阻电磁感应复合加热金属丝材成形方法。

背景技术

随着先进制造技术的快速发展，金属零件3D打印成形技术方法不断涌现，以激光束、电子束、等离子束高能三束为加热热源的激光烧结法和激光熔覆成形法、电子束成形法、等离子熔积成形法等金属零件成形方法，这些方法在航空航天、微纳制造、生物医学工程等诸多领域有着广阔的应用前景，但上述方法也存在一些明显的缺点：

激光束、电子束和等离子束所用设备的投资、维护成本高，以致金属零件的制造成本十分昂贵；

激光束、电子束和等离子束三种成形方法在金属零件制造过程中对基材热输入高，造成基材产生大的形变，并且在制造过程中，容易造成零件和基材较大的形变；

以高能束成形主要是是由以铺设粉末为添加材料的成形方法，容易受制保护气的影响，导致粉末分布不均及其组织性能夹杂污物，使得成形效率大大降低；

电阻加热金属丝材加热，在丝材加热到熔化的过程为，电阻加热熔丝是由固态到固液两态，再由固液两态直至熔化的过程。其加热时间较长，效率低，组织性能较差；

电磁感应金属丝材加热，加热时间长，熔滴从喷头滴出后会瞬间凝固，不能保证丝材的平缓过渡与成形。

发明内容

本发明的目的是针对上述金属成形方法的不足，提供了一种能耗低，效率高、形变小的电阻电磁感应复合加热金属丝材成形方法。

一种电阻电磁感应复合加热金属丝材成形方法，包括以下步骤：

一、通过计算机的三维制图软件对欲制的金属零件建立几何模型，设定该金属成形工艺的运动轨迹；

二、根据金属丝材，选择电磁感应线圈的匝数，设置电池感应电源的工作频率，电磁感应线圈匝数和频率跟金属材料相关；

三、导电嘴和基材短接在可编程电源两极；

四、通过气体保护罩向由电磁感应线圈构成的电磁感应加热区域和由导电嘴构成的电阻加热区域输送保护性气体，当金属丝材通过电磁感应线圈时，电磁感应加热电源对金属丝材进行加热预处理；

五、金属丝材通过电磁感应线圈后，继续送给，以接触方式穿过导电嘴，使金属丝材和基材短路；

六、金属丝材和基材短路后产生电阻热，在原始电磁感应加热的温度下，丝材开始熔化并形成熔体；

七、脉动送丝机构采用送-停-送-停的进给方式进行，促进熔滴的稳定过渡，熔体在重力作用下驱动过渡到基材并凝固成形；

八、三维运动控制系统带着脉动送丝机构沿水平方向运动，至本层金属实体成形；

九、三维运动控制系统向上移动一个层高，重复步骤五至步骤八，按照原先设定几何模型的运动轨迹堆积成金属零件实体；

十、取出实体底部的基材获得成形的金属零件。

作为优选，所述的金属丝材的熔点温度必须要远小于导电嘴的熔点温度。