【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属增材制造，具体涉及一种随动锤击耦合电脉冲原位辅助增材制造设备和方法。
技术介绍
1、新兴的金属增材制造技术(additive manufacturing,am)是以三维模型数据为基础，通过材料逐层堆积的方式制造零件获实物的工艺，在航空航天、国防工业等高端装备领域获得广泛关注，可以快速实现大型构件的高效一体化成形，且具有打印速率高、材料利用率高、成本低、成型件尺寸几乎不受限制等特点。然而，金属增材制造过程中固有的超高熔化-凝固速率，导致构件内部存在较高的残余热应力，甚至引发残余热应力；同时由于合金元素的蒸发，导致在成形过程中极易形成气孔、未熔合等缺陷。为了降低打印构件的孔隙率，并改善微观组织和提高力学性能，涌现出了一些采用层间热锤辅助增材制造的设备和方法。
2、专利申请“一种电弧熔丝增材制造同步加热锤击的装备及控制方法”(公告号cn114905053a)公开了通过对新打印层进行感应加热的同时，采用气锤设备进行锤击，实现同步热锤；上述专利虽然能够实现层间热锤辅助增材制造，改善打印构件的力学性能和致密度，但也都存在一定的不足之处：其一，感应加热会影响整个锤击区域的温度，导致能耗和成本增加；其二，感应加热会引起晶粒的异常长大，导致成型构件力学性能差；其三，锤击效率低且强化效果不足；其四，仅适用于强磁性的金属材料。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种随动锤击耦合电脉冲原位辅助增材制造设备和方法，不仅能节约成本，提高构件的致
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、一种随动锤击耦合电脉冲原位辅助增材制造设备，包括增材制造装置1，增材制造装置1打印构件3，构件3位于基板回转台2上，构件3的顶部设有锤头5，锤头5与气锤发生装置6输出连接，锤发生装置6输入和气锤控制装置7输出连接，气锤发生装置6通过气锤控制装置7设定所需的锤击力；锤头5、构件3和电脉冲发生装置4连接，电脉冲发生装置4设定所需的脉冲电流的频率、电流峰值和脉宽。
4、所述的增材制造装置1为电弧熔丝增材制造装置、激光定向能量打印装置或电子束定向能量打印装置。
5、所述的气锤发生装置6与锤头5之间采用绝缘设置。
6、利用一种随动锤击耦合电脉冲原位辅助增材制造设备的方法，包括以下步骤：
7、步骤1)：通过计算机cad软件对构件3建立三维模型，并利用增材制造系统软件对三维模型进行切片分层和路径规划；
8、步骤2)：增材制造装置1的打印头按预设路径打印构件3，并通过基板回转台2调整构件3的位姿；
9、步骤3)：待打印完一层后，设置气锤控制装置7的气流量，从而使锤头5获得所需的锤击力；设置电脉冲发生装置4的脉冲电流的频率、电流峰值和脉宽；待参数设置完毕，开启气锤发生装置6和电脉冲发生装置4，从而对最新打印层进行锤击；
10、步骤4)：采用监测仪器监测锤击深度，若锤击深度达到设定范围，则重复步骤2)-3)；若锤击深度小于设定范围，则继续调整气锤控制装置7和电脉冲发生装置4的参数，然后重复步骤3)；
11、步骤5)：重复步骤2)-步骤4)直至整个构件3成形完毕。
12、所述的步骤4)中监测仪器为激光位移传感器。
13、和现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
14、1.由于本专利技术采取随动锤击耦合电脉冲原位层间强化的方式，利用脉冲电流通路在缺陷附近引起的焦耳热效应，仅对含缺陷的高电阻区域进行局部加热，而电磁感应会加热整个锤击区域，所以具有低能耗和低成本的优点。
15、2.由于本专利技术采取随动锤击耦合电脉冲原位层间强化的方式，与电磁感应的整体加热相比，不存在晶粒异常长大和力学性能恶化的问题，所以具有更显著的晶粒细化和性能提升效果。
16、3.由于本专利技术采取随动锤击耦合电脉冲原位层间强化的方式，可以兼具局部加热和电致塑性效应的塑性提升效果，而电磁感应只存在加热功能，所以具有更高的锤击效率和更显著的强化效果。
17、4.由于本专利技术采取随动锤击耦合电脉冲原位层间强化的方式，可处理无磁性的金属材料，而电磁感应仅能处理强磁性的金属材料，所以具有可适用材料范围广的优点。
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1.一种随动锤击耦合电脉冲原位辅助增材制造设备，包括增材制造装置(1)，其特征在于：增材制造装置(1)打印构件(3)，构件(3)位于基板回转台(2)上，构件(3)的顶部设有锤头(5)，锤头(5)与气锤发生装置(6)输出连接，锤发生装置(6)输入和气锤控制装置(7)输出连接，气锤发生装置(6)通过气锤控制装置(7)设定所需的锤击力；锤头(5)、构件(3)和电脉冲发生装置(4)连接，电脉冲发生装置(4)设定所需的脉冲电流的频率、电流峰值和脉宽。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的增材制造装置(1)为电弧熔丝增材制造装置、激光定向能量打印装置或电子束定向能量打印装置。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述的气锤发生装置(6)与锤头(5)之间采用绝缘设置。
4.利用权利要求1-3任一项所述一种随动锤击耦合电脉冲原位辅助增材制造设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的步骤4)中监测仪器为激光位移传感器。
【技术特征摘要】
1.一种随动锤击耦合电脉冲原位辅助增材制造设备，包括增材制造装置(1)，其特征在于：增材制造装置(1)打印构件(3)，构件(3)位于基板回转台(2)上，构件(3)的顶部设有锤头(5)，锤头(5)与气锤发生装置(6)输出连接，锤发生装置(6)输入和气锤控制装置(7)输出连接，气锤发生装置(6)通过气锤控制装置(7)设定所需的锤击力；锤头(5)、构件(3)和电脉冲发生装置(4)连接，电脉冲发生装置(4)设定所需的脉冲电流的频率、电流峰值和脉宽。
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄科，李新志，张木公，方学伟，卢秉恒，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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