技术摘要：
本发明公开了一种大型金属合金薄壁件的3D粗成型方法及系统，所述方法和系统在坯料边缘通过闪光焊块按着程序堆积快速形成边缘轮廓层，通过自耗电极熔炼形成的熔体在坯料上的堆积，同时通过若干个可变换形状的电磁约束器，实现熔体的约束，防止在闪光焊块间熔体流出，进  全部
背景技术：
金属材料的3D打印成型或者增材制造技术，是快速原型制造技术的一种，是20世 纪新兴制造技术，是工业制造4.0的最具潜力的技术。其通过三维建模软件对所要制造的零 件进行建模，再通过软件采用切片的方式形成程序，最后通过计算机控制3D打印设备实现 零件的逐层成型。3D打印具有可制备任意复杂零件、生产周期短、材料利用率高等优点、目 前在工业领域获得广泛应用。常用的金属材料的3D打印成型或者增材制造方式有金属激光 烧结成型、金属激光熔覆成型、金属电子束熔化成型、金属微束等离子弧熔覆成型、金属粘 结剂喷射成型等，这些方法通常经过金属粉末或者细金属丝的熔化来逐层打印金属零件， 其中以激光熔化类型的3D成型应用最为广泛，同时对金属粉末的粒径及球形度要求高，并 主要适用于小型零件。对于尺寸巨大的金属复杂构件由于打印设备及打印效率和成本的限 制，仍然以传统的铸造技术为主。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种打印效率高，成本低的大型金属合金 薄壁件的3D粗成型方法及系统。 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：  一种大型金属合金薄壁件的 3D粗成型方法，其特征在于包括如下步骤： 首先进行整个工序前测定自耗等离子发生器的电流及电压值与送丝速度参数，获得自 耗金属丝熔化后形成的堆积峰及熔池半径R设计高度的参数值；测定电磁约束器可以实现 电磁约束的电流、电压及距成型坯料外围的距离，测定闪光焊机械手使得闪光焊块连接面 牢固连接的电流及电压值，并将上述数据输入主控制系统，通过对待加工大型金属合金薄 壁件的三维造型，设定焊块轮廓线轨迹程序及自耗金属丝轨迹线，在主控制系统中设定运 行程序； 然后将水平基台水平放置至主升降旋转柱上，将初始打印体固定在水平基台上，然后 通过主控制系统控制自耗等离子发生器至初始打印体上方的初始位置，然后通过主控制系 统控制闪光焊机械手夹持闪光焊块送至初始位置； 对内、外侧的电磁约束器中充入循环用冷却水，并在闪光焊机械手的外侧初始位置控 制闪光焊机械手夹持闪光焊块沿着程序设定的外侧焊块轮廓线进行外侧闪光焊块连接，当 外侧闪光焊块封闭后，控制闪光焊机械手运动到内侧初始位置，开始控制闪光焊机械手夹 持闪光焊块沿着程序设定的内侧焊块轮廓线进行内侧闪光焊块连接，直到内侧闪光焊块封 闭； 启动内侧和外侧的电磁约束器于闪光焊块围成的连接轮廓线的内侧初始位置及外侧 5 CN 111545752 A 说　明　书 2/8 页 初始位置处，并通过主控制系统启动自耗等离子发生器形成等离子电弧，调整等离子电弧 的位置，使得自耗等离子发生器位于合适的高度，然后根据主控制系统内设置的自耗金属 丝轨迹线进行等离子熔炼，自耗金属丝熔化为液滴并滴入初始打印体上，完成一条轨迹线 后自耗等离子发生器回到轨迹线节点位置，通过直线运动进入下一个轨迹线节点，然后再 次根据主控制系统内设置的自耗金属丝轨迹线进行熔炼，通过电磁约束器施加电磁约束 力，保证闪光焊块间的缝隙中的金属不流出； 该过程直至每层中最内侧的自耗金属丝轨迹线完成，此时第一层合金材料堆积完成， 停止自耗等离子发生器的送丝功能，停止自耗金属丝的送丝，按着轨迹线节点移动至上端 面的中心，以免等离子电弧高温损坏闪光焊机械手，然后将自耗等离子发生器提升一个堆 积峰的高度，然后主控制系统控制闪光焊机械手夹持闪光焊块再次按着主控制系统内待加 工的大型金属合金薄壁件的内侧和外侧的轮廓线轨迹连接，然后使得自耗等离子发生器按 着轨迹线节点移动至待加工的大型金属合金件的设计形状的边缘处，启动自耗等离子发生 器的送丝功能，同时使其按着主控制系统内设置的自耗金属丝轨迹线运动，自耗金属丝熔 化为液滴并滴入成型坯料上，同时使得各个电磁约束器围绕闪光焊块包围形成的轮廓不断 的运动并变换各个电磁约束器的分布形状，该过程直至最后的自耗金属丝轨迹线完成，该 层堆积完成，随着自耗等离子发生器不断的将熔滴滴入和闪光焊块的不断粘结，成型坯料 的形状及尺寸不断逐层接近待加工大型金属合金薄壁件的设计形状，最终形成完整的成型 坯料。 本发明还公开了一种大型金属合金薄壁件的3D粗成型系统，其特征在于：包括主 动力系统，所述主动力系统的动力输出端设置有主升降旋转柱，所述主升降柱上设置有水 平基台，所述水平基台用于放置初始打印体；所述水平基台的一侧设置有外侧电磁约束器 系统，所述外侧电磁约束器系统包括第一机械运动装置，所述第一机械运动装置上设置有 第一机械升降柱，所述第一机械升降柱上设置有第一机械控制装置，所述第一机械控制装 置的动力输出端设置有第一机械臂，所述第一机械臂的上端设置有第一机械手，所述第一 机械手上设置有第一电磁约束器组件；所述水平基台的上方设置有结构与所述外侧电磁约 束器系统结构相同的内侧电磁约束器系统； 所述水平基台的上方设置有自耗等离子发生器，所述自耗等离子发生器内设置有自耗 金属丝，等离子发生器电源用于为所述等离子发生器提供工作电源，所述水平基台的一侧 还设置有闪光焊机械手和闪光焊机械手驱动装置，所述主动力系统、机械运动装置、等离子 发生器电源以及闪光焊机械手驱动装置受控于所述主控制系统，用于在主控制系统的控制 下进行动作。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法和系统在坯料边缘通过闪光 焊块按着程序堆积快速形成边缘轮廓层，通过自耗电极熔炼形成的熔体在坯料上的堆积， 同时通过若干个可变换形状的电磁约束器，实现熔体的约束，防止在闪光焊块间熔体流出， 进而实现局部形状的粗成型，通过设定的工艺路线，随着边缘闪光焊块按着程序形成及电 磁约束器的位置变换，实现特定形状坯料的成型，然后通过精密加工的方式去除表面形状 不规则部分，实现大型复杂零件的成型，所述方法和系统具有打印效率高，成本低等优点。 6 CN 111545752 A 说　明　书 3/8 页 附图说明 下面结合附图和