一种铝合金磁场辅助CMT电弧增材制造装置及方法

技术特征：
1.一种铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造装置，其特征是，它包括：伸缩架，对称设置有两个，两个伸缩架的相对端可拆卸固连，两伸缩架连接后形成龙门支架，焊枪的套筒贯穿固定在龙门支架的中部；主线圈，主线圈的上端可拆卸固连在套筒的底部，主线圈通电后产生纵向磁场，纵向磁场产生的洛伦兹力作用于熔滴和熔池；副线圈，设置有两个，两个副线圈分别固定安装在两个伸缩架的相背端，当伸缩架处于最大长度时，两个副线圈的高度位置与电弧的高度位置对应。2.根据权利要求1所述的铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造装置，其特征是，所述主线圈的最低端与套筒的底部出口处平齐或高于套筒的底部出口处。3.根据权利要求2所述的铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造装置，其特征是，所述主线圈包括电磁铁芯、电磁漆包线圈和外骨架，所述电磁铁芯为筒状铁芯，所述外骨架套装固定在电磁铁芯的外侧，所述电磁漆包线圈缠绕在外骨架上；所述外骨架的顶部沿其周向中心对称固连有多个与套筒形状相适应的弧形固定圈，相邻两弧形固定圈的相对端之间留有间距，且相邻两弧形固定圈的相对端外侧分别固连有耳板，两耳板通过螺栓组件固定连接。4.根据权利要求3所述的铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造装置，其特征是，所述电磁铁芯为dt4c纯铁制成，所述电磁漆包线圈的线芯材质为铜裸线、外层绝缘材质为聚酯漆包线，所述外骨架为pps制成的耐高温塑料骨架；伸缩架为铝合金架。5.根据权利要求4所述的铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造装置，其特征是，所述副线圈的结构与主线圈的结构相同，所述副线圈的尺寸小于主线圈的尺寸。6.根据权利要求5所述的铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造装置，其特征是，所述伸缩架包括顶座、前后两滑动支架以及开口相对的前后两u形支架，两个伸缩架中两顶座的相对端分别一体成型有连接耳板，两顶座的连接耳板通过螺栓组件可拆卸固连，且两顶座的相对端分别开设有与套筒形状相适应的半圆形凹槽，两滑动支架的上端分别与顶座中远离套筒一端底部的前后两端固连，两滑动支架的下端分别与两u形支架滑动连接，且滑动支架和u形支架上沿两者的长度方向分别开设有多个螺孔，所述u形支架中最上方的螺孔和滑动支架上对应的螺孔内螺纹连接有螺栓，所述螺栓伸出滑动支架的一端螺纹连接有锁紧螺母；两u形支架相对侧的底部分别一体成型有方形架，所述副线圈的两端分别套装固定在两方形架上。7.一种基于权利要求1-6任一项所述的铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造装置的铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造方法，其特征是，它包括如下步骤：(1)根据焊枪的套筒尺寸，调节主线圈上端的弧形固定圈，使弧形固定圈套装固定在焊枪的套筒上；(2)将两个副线圈分别固定在两个伸缩架的下端，将两个伸缩架调节到最短，同时选择基板的放置位置，在放置基板前，利用角磨机除锈钢丝刷将基板上的氧化层清除；(3)用工装夹具固定基板，同时调节伸缩架的长度，使副线圈可以作用到电弧，同时对基板做前处理工作；(4)测试成形件的性能，确定成形参数：通过多次的预实验，调节电弧电流、电压、焊接速度、送丝速度以及主线圈和副线圈的励磁电流；(5)在成形过程中，每一层焊缝成形完毕，预留出一定的停留时间，利用钢刷去除刚成
形的焊缝上的氧化膜，然后再进行下一层焊缝的焊接。8.根据权利要求7所述的铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造方法，其特征是，所述电弧电流为80-140a，所述电弧电压范围为10.5-12.7v，所述焊接速度为0.3-0.7m/min，所述送丝速度为4-7m/min，所述主线圈和副线圈的励磁电流为1-6a并采用交流电流。9.根据权利要求8所述的铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造方法，其特征是，所述步骤(3)中的前处理工作为对除锈后的基板进行超声波清洗机清洗，乙醇风干，然后利用喷火枪对基板进行预热，使前两层焊缝成形的温度提高。10.根据权利要求9所述的铝合金磁场辅助cmt电弧增材制造方法，其特征是，所述步骤(5)中的停留时间为0.5-5min。

技术总结
本发明提供了一种铝合金磁场辅助CMT电弧增材制造装置及方法，所述铝合金磁场辅助CMT电弧增材制造装置包括：伸缩架，对称设置有两个，两伸缩架连接后形成龙门支架，焊枪的套筒贯穿固定在龙门支架的中部；主线圈，主线圈的上端可拆卸固连在套筒的底部，主线圈通电后产生纵向磁场，纵向磁场产生的洛伦兹力作用于熔滴和熔池；副线圈，设置有两个，两个副线圈分别固定安装在两个伸缩架的相背端，两个副线圈接相反的电流，产生相反的磁场，产生两个朝向电弧的力，两个相反的力使电弧收缩变成椭圆型，横向电弧变窄使焊丝在横向的熔化量减少而向高度上堆叠，使层高得到增长。本发明可以使增材制造的金属构件的组织晶粒更加细化，力学性能更好。能更好。能更好。


技术研发人员：王文权 郑鉴洋 张新戈 张丹丹 樊慧璋
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/2/3