1.一种基于反向补偿的电弧增材制造方法,其特征在于:通过在基板两侧进行增材件的制造,通过不同侧的热输入,离散并释放熔覆层的残余应力,在前后两次沉积过程中,基板形变方向相反并相互抵消,在许用变形量范围内,实现热应力和变形的控制;
具体包括以下步骤:
步骤一:建立增材件的三维模型,并将三维模型进行前处理,再导入到有限元分析软件进行热力耦合分析;
步骤二:对模型进行前处理,并对其进行仿真模拟,提取道间材料沉积的基板热应力以及变形;
步骤三:根据构件变形改进增材参数,增大或减小增材制造功率,沉积速率,送粉量,改善基板及试件变形;
步骤四:再次进行增材三维组合模型仿真,根据仿真结果改进工艺,重复步骤三,直到增材件变形在允许范围内;
步骤五:得出反向补偿的MIG增材工艺参数;
所述步骤一的具体操作为,根据实际电弧增材制造的工艺流程,在三维软件中建立增材件数模的三维模型,将三维模型导入有限元分析软件,通过有限元分析软件进行模型前处理,编写热源子程序,对三维模型进行热力耦合分析,得到初始增材制造之后的应力场、温度场和形变量;
电弧增材制造过程中有限元仿真分析包括增材件摆放方式设计、支撑设计、熔覆工艺设计、材料熔覆、补偿工艺设计以及每次增材后的应力场及变形,再对初始熔覆得到的热应力场以及变形工艺进行反向补偿;
在对有限元模型进行电弧增材制造初始过程进行有限元仿真分析之后得到初始电弧增材后的应力场、温度场和试件形变量,对基板变形的方向预测补偿侧的热应力分布以及变形;
所述步骤四中在电弧增材仿真成形过程中,先在基板一侧进行材料的熔覆,第一层材料沉积过后,翻转基板,通过反向增材,在另一侧对应位置的基板上进行材料沉积,并进行构件2的制造,同时实现对一侧增材层的后热处理,如此反复,降低热应力,基板经过两次形变方向相反并相互抵消,改善零件变形,提高部件精度;
所述步骤四的仿真模拟过程中,微调增材参数,当基板材料变形偏向一侧时,减小同一侧增材制造热功率或者增加另一侧的增材制造热功率,为避免变形量过大,每次调整参数不超过原参数的10%,使成形件在允许范围之内,使每个补偿周期基板形变量和最终形变量最小;
所述步骤五中具体操作为,根据设计的工艺进行MIG平板增材制造的仿真,经过多次应力场和变形的反向变换处理后,使基板变形量在允许范围内,减小热应力的不均匀分布,得到变形分布在允许范围之内的零件。
2.根据权利要求1所述的一种基于反向补偿的电弧增材制造方法,其特征在于:所述增材参数包括:热输出功率和材料熔覆方向,熔覆速率,送粉率。