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一种电磁辅助电弧增材制造成形装置及方法

发布时间: 2022-08-03

基本信息

合作方式: 技术转让
成果类型: 发明专利
行业领域:
高端装备制造产业,智能制造装备产业
成果介绍
本发明属于金属增材制造领域,并具体公开了一种电磁辅助电弧增材制造成形装置及方法,其包括基板、电弧焊枪、电磁线圈、线激光扫描仪和磁场测量仪,所述电弧焊枪和电磁线圈位于所述基板上方,所述电弧焊枪用于在基板上焊接成形待成形零件,所述电磁线圈用于在待成形零件的焊道熔池处施加磁场;所述线激光扫描仪位于所述待成形零件上方,用于对焊道表面形貌进行检测;所述磁场测量仪位于所述电磁线圈和待成形零件之间,并与所述电磁线圈相连,用于测量和控制所述电磁线圈施加在焊道熔池处的磁场强度。本发明在电弧增材制造时,通过电磁感应力对焊道熔池进行支撑,防止焊道流淌,减小焊接接头的残余应力,提高成形零件的力学性能。
成果亮点
1.本发明在电弧增材制造时,通过电磁感应力对焊道熔池进行支撑,有效减小焊道流淌,减小焊接接头残余应力,细化焊道组织,提高零件力学性能,从而实现高效、高质的电弧增材制造。 2.本发明在电弧增材制造过程中引入磁场可以对熔池起到搅拌作用,加速其中气体逸出,有效抑制焊缝气孔产生,使焊缝组织晶粒得到显著细化,进一步提高零件力学性能;此外搅拌还改善熔池金属与其周围固态金属的接触,加速了熔池中原子的热运动加剧熔池与周围金属的热递,有利于熔池散热,使焊缝周围的温度分布与未旋转打印部分的温度分布有较大改变,即各部分的温度梯度减小,降低打印零件的残余应力,减小零件变形,增强零件强度和耐腐蚀性能。 3.本发明所设计的电磁线圈与成形焊道熔池为非直接接触,可以充分利用磁场资源,非接触式的磁场结构也更容易调节磁场与焊道熔池的距离和作用角度,方便根据零件结构进行调节。 4.本发明在成形过程中,对焊道形貌特征进行实时检测,进而对磁场强度行调节,实现对零件成形质量的实时监测。 5.本发明中电磁线圈的磁场方向垂直于焊道,使其产生的电磁感应力从侧下方更好地支撑焊道熔池。
团队介绍
张海鸥;陈尧;赵旭山;王桂兰 张海鸥(Zhang Haiou,Professor),江苏靖江市人,东京大学工学博士。原华中科技大学材料加工系主任,特聘教授、博导;现为二级教授、华中科技大学机械学院数字制造装备与技术国家重点实验室数字化制造工艺方向学术带头人。中国机械工程学会特种加工分会常务理事、制造自动化分会理事、湖北省特种加工学会理事长,Rapid Prototyping Journal、Surface and coating technology、Journal of Materials Processing Technology等杂志审稿人、中国机械工程杂志特邀评审专家等。主要研究金属及FGM零件增材制造、新材料制备成形加工一体化、机器人成形、燃料电池等离子熔射制造等技术装备、增量制造过程计算机模拟等。主持完成国家自然科学基金、863、总装预研、国防预研等课题20多项,与西航动力、西飞国际、中船重工461、东风汽车、武钢等公司合作多项。
成果资料