本技术涉及一种视觉传感驱动的电弧增材制造复合体装置与技术,属于增材制造技术领域。该技术在制造过程中,通过计算机处理单元监测电弧面积,一旦检测到电弧面积超过预设值,即自动调整送丝系统,以优化制造过程,确保材料复合质量。
背景技术
冷金属过渡电弧增材制造(CMT-WAAM)以金属丝材为原材料,通过数控系统(Computer Numerical Control, CNC),采用切片分层和离散叠加的原理,按照指定路径层层堆积得到近净金属零件。该技术制造快速、成形灵活、成本低,被广泛应用于航空航天、生物医学、自动化等许多重要行业。但该技术固有的热输入高、温度梯度大等问题使得所制备的零件表现出组织不均匀、成分偏析、力学性能存在各向异性等问题。大量研究表明,颗粒增强可有效调控WAAM组织,提升CMT-WAAM材料强度、模量等力学性能。
目前在CMT-WAAM熔池中引入增强颗粒主要包括表层涂覆颗粒、粉芯丝材和旁路输送颗粒的方式;其中表层涂覆颗粒引入颗粒方便,便于调整颗粒种类、粒径,但熔池中增强颗粒的含量受到限制,且每沉积一层,需等待沉积层冷却至较低温度后才可进行颗粒的表层涂覆,成形效率低。通过粉芯丝材进行增材制造时,丝材熔化后颗粒被包覆在熔滴内,使得颗粒在熔池中能够均匀分布,保证了增强颗粒的高利用率,但粉芯丝材制备流程繁琐,且该方式不易于对增强颗粒种类、粒径及输送量进行调整。通过旁路输送颗粒时可对颗粒种类、粒径及输入量灵活控制,从而实现CMT-WAAM零件不同位置的成分定制,然而输送颗粒粉末的气流会干扰电弧的稳定燃烧,影响CMT-WAAM成形稳定性。
综合而言,现有方法难以在保证CMT-WAAM成形过程稳定的条件下对引入增强颗粒种类、尺寸、含量进行调整,即难以实现定制成分高性能复合材料零件的CMT-WAAM稳定成形。
实现思路