[发明专利]一种电弧填丝和滚压复合增材制造方法和装置

权利要求书

1.一种电弧填丝和滚压复合增材制造装置，其特征在于，所述装置包括夹具、控制器、焊接工作台、温度传感器、电弧填丝装置和滚压装置；所述滚压装置，温度传感器和电弧填丝装置从左到右依次设于工作台上方；所述夹具将基板固定在焊接工作台上；所述温度传感器与位于温度传感器上方的液压缸连接，通过控制器控制液压缸进行前后、左右移动从而带动温度传感器的移动；所述电弧填丝装置包含运动机构、焊枪和送丝机构，焊枪和送丝机构连接在运动机构上，通过控制器控制运动机构进行前后、左右移动；所述滚压装置包含滚轮、辊架和液压缸，滚轮安装在辊架上，辊架与位于辊架上方的液压缸连接，通过控制器控制液压缸进行前后、左右移动；控制器通过控制焊枪移动并配合送丝机构进行电弧填丝，形成焊层；所述控制器通过温度传感器对焊层的温度进行检测，所述控制器与所述电弧填丝装置、温度传感器和滚压装置电连接。

2.如权利要求1所述的一种电弧填丝和滚压复合增材制造装置，其特征在于，所述滚轮类型有两种，第一种滚轮中部开有半圆形凹槽，与焊缝凸起表面的曲率相匹配，第二种滚轮中部除了半圆形凹槽外，在半圆形凹槽下方还设有一个插槽，主要是为了约束金属材料的侧向变形；根据电弧填丝增材制造过程中成形件最终所达到的高度，合理选用第一种滚轮和第二种滚轮。

3.如权利要求1所述的一种电弧填丝和滚压复合增材制造装置，其特征在于，滚轮的半圆形凹槽的半径由成形件层宽决定；凹槽下面的宽度需要大于等于成形件的层宽，使滚轮可以对成形件进行滚压。

4.如权利要求1所述的一种电弧填丝和滚压复合增材制造装置，其特征在于，所述温度传感器为红外线传感器。

5.如权利要求1所述的一种电弧填丝和滚压复合增材制造装置，其特征在于，所述控制器为工控机和PLC连接的控制器。

6.利用如权利要求1所述装置实施增材制造的方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)采用碱性溶液清洗基板表面以去除油污，然后打磨去除基板表面的氧化膜并用丙酮擦拭干；

2)基板通过夹具固定在焊接工作台上，通过控制焊枪移动并配合送丝机构进行电弧填丝，形成焊层；

3)通过温度传感器对焊层的温度进行采集，将采集到的数据发送到控制器，当焊层表面温度冷却到金属再结晶温度范围时，控制器根据成形件单层层高确定滚压载荷，使单层层高与滚压载荷相匹配，即滚压载荷可以满足焊层的强化要求，再控制滚轮对焊层表面进行同步滚压强化；

4)重复步骤2)和3)，焊层逐层堆叠形成工件。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2)中，电弧填丝增材制造参数包括：送丝速度为6～10m/min；焊接电流为95～140A；焊接速度为7～12mm/s；单道焊缝的宽度为5～10mm，单道焊缝的高度为1.3～2mm；并且增材制造过程中用99.999％高纯氩进行正面保护，气体流量为18～20L/min。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3)中，单层层高控制在1.3到2mm，对应载滚压荷控制在30到70KN；滚压强化后的焊层表面粗糙度Ra≤0.08μm。