一種電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的方法與流程

本發(fā)明涉及一種電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的方法。

背景技術(shù)：

對(duì)于空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件，目前主要是通過采用相應(yīng)材料搭接并通過焊接的方法制備而成，但是，對(duì)于某些空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，材料搭接存在困難，難以滿足使用要求或空間形狀要求。

針對(duì)以上不足，本發(fā)明提供了一種電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的方法，其能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)的某種或某些問題。

根據(jù)本發(fā)明的一種電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的方法，該方法采用焊接裝置，該焊接裝置包括換向送絲機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，換向送絲機(jī)構(gòu)包括第一送絲機(jī)構(gòu)和第二送絲機(jī)構(gòu)，其中，第一送絲機(jī)構(gòu)均勻輸送焊絲，第二送絲機(jī)構(gòu)接受來自第一送絲機(jī)構(gòu)輸送的焊絲，所述第二送絲機(jī)構(gòu)以70-80Hz的頻率輸送焊絲；

第一步：將焊絲置入焊接裝置的換向送絲機(jī)構(gòu)中、焊接裝置的焊槍裝載到焊接機(jī)器人上；

第二步：向焊接機(jī)器人輸入所要打印的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件程序；調(diào)整焊接裝置的參數(shù)；

第三步：電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的過程：

所述焊接裝置的第二送絲機(jī)構(gòu)將焊絲向前運(yùn)送，當(dāng)短路電流產(chǎn)生時(shí)，焊絲停止前進(jìn)，并引燃電弧，焊接電流增大，熔滴進(jìn)入熔池后，電弧減小直至熄滅，同時(shí)，焊接電流減小，所述焊接裝置的第二送絲機(jī)構(gòu)將焊絲回抽；

首先，打印基線，然后，在基線上，從左到右，從下而上，間隔打印其他多根柱線，當(dāng)所打印的柱線每增長3-5mm時(shí)，更換另一根柱線，如此反復(fù)打印出空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的方法，其中，焊接裝置的參數(shù)如下：

保護(hù)氣體：氬氣；

氣體流量：25-45L/min；

焊接電流：240-300A；

電弧電壓：25-30V；

焊接速度：300-400mm/min；

送絲速度：760-850mm/min。

在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的方法，其中，焊絲直徑為：1.5-5.0mm。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的方法，其中，同一柱線相鄰兩次打印的時(shí)間間隔大于30s。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明3D打印柱線的示意圖；

圖2示出了本發(fā)明進(jìn)一步3D打印柱線的示意圖；

圖3示出了本發(fā)明更進(jìn)一步3D打印柱線的示意圖；

圖4示出了本發(fā)明空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的示意圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明中，通過電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件，所選焊絲的直徑為：1.5-5.0mm。

本發(fā)明采用MIG焊接方法，并利用福尼斯焊接裝置和ABB焊接機(jī)器人，該福尼斯焊接裝置具有換向送絲系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，該換向送絲系統(tǒng)包括協(xié)同工作的前送絲機(jī)構(gòu)和后送絲機(jī)構(gòu)，可以使焊絲呈間斷輸送；該控制系統(tǒng)可以控制電弧生成的開始時(shí)間，自動(dòng)降低焊接電流，直到電弧熄滅，并調(diào)節(jié)焊絲輸送，在熔滴從焊絲上滴落之后，控制系統(tǒng)再次提高焊接電流，并進(jìn)一步將焊絲向前送出。

本發(fā)明所述的一種電弧3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的方法，具體步驟如下：

第一步：利用福尼斯焊接裝置和ABB焊接機(jī)器人，采用上述鈦基焊絲，焊絲直徑為1.5-5mm，并將安裝有所述鈦基焊絲的焊槍安裝于上述ABB焊接機(jī)器人上；

第二步：調(diào)整福尼斯焊接裝置的參數(shù)，如下：

保護(hù)氣體：氬氣(99.99％以上)；

氣體流量：25-45L/min；

焊接電流：240-300A；

電弧電壓：25-30V：

焊接速度：300-400mm/min；

送絲速度：760-850mm/min。

第三步：3D打印過程：

將3D打印空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的焊接程序輸入ABB焊接機(jī)器人中，其3D打印的過程如下所述：

如圖1所示，首先構(gòu)建A線，此時(shí)，福尼斯焊接裝置的前送絲機(jī)構(gòu)按照760-850mm/min的送絲速度均勻送絲，后送絲機(jī)構(gòu)按照設(shè)備控制系統(tǒng)的指令以70-80Hz的頻率控制焊絲輸送。焊接控制系統(tǒng)控制電弧生成的開始時(shí)間，當(dāng)短路電流產(chǎn)生時(shí)，焊絲停止前進(jìn)，并引燃電弧，焊接電流逐漸增至240-300A，焊接電壓下降，熔滴向熔池過渡。當(dāng)熔滴生成并進(jìn)入熔池時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)降低焊接電流，同時(shí)，降低電弧并直至熄滅，焊絲在控制系統(tǒng)的指令下回抽。在熔滴從焊絲上滴落之后，控制系統(tǒng)控制后送絲機(jī)構(gòu)再次將焊絲向前送出，開始新一輪的焊接過程。該焊接過程無飛濺過渡，防止成形金屬過燒氧化，防止熔化后的金屬由于流動(dòng)性過快而不能成形，打印的空間結(jié)構(gòu)件表面光滑平整。

如圖1所示，在3D打印過程中，先沿圖中所示的柱線A開始打印，當(dāng)將柱線A從左到右用打印成形后，打印網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件的其它柱線。如圖1所示，需打印的柱線為8條。打印時(shí)，重復(fù)上述的打印過程，打印從左到右、由下向上打印。當(dāng)每條柱線的打印長度為3-5mm時(shí)，更換打印對(duì)象，打印第二根柱線。同一柱線相鄰兩次打印的時(shí)間間隔大于30s。如此重復(fù)下去，則可打印出如圖2、圖3所示的形狀，當(dāng)然，也可打印出如圖4所示的復(fù)雜空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)件可以是諸如橋梁和桁架等具有一定承重能力的結(jié)構(gòu)件。

本發(fā)明優(yōu)選的焊絲為鈦基焊絲，該焊絲具有成形性能好、冷卻快，并具有良好的持久性和耐蝕性，該鈦基焊絲的基本成分及含量如下：

Sn：4.0％～5.5％；Si：0.05％～0.1％；Mn：0.8％～1.6％；Nb：5％～10％；Mo：0.05％～0.15％；Ni：15％～25％；Cr：0.2％～0.3％；Al：4.0％～4.5％；La：0.03％～0.04％；余量為Ti。

該鈦基焊絲在焊接過程中，可生成Nb₅Si₃強(qiáng)化相，該相在高溫時(shí)依然具有良好的綜合性能。同時(shí)，還可生成Ti₅Si₃和Ti₃Si相，以強(qiáng)化焊縫的作用。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出多種改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。