本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种层状复合结构快速成形方法。
背景技术：
层状复合结构结合了不同成分的材料，具有特殊的力学性能和物理、化学性能，在石油、化工、煤矿、电工等装备制造行业具有广泛的使用前景，因而越来越受到产品设计人员的关注。传统的复合结构制造方法包括两种，一种是从预先制备好的复合板材、棒材、管材的坯料上切削加工出所需形状、尺寸的工件，一种是利用模具进行层状复合结构的一次成形。
传统切削加工制造方法的缺点是，一方面，零件的切削加工是典型的减材制造，造成材料的浪费，不具备经济性；另一方面，铸造成型目前仍无法制备出高质量的大厚度坯料及多层复合坯料，这制约了层状复合结构产品的制造。而传统一次成形制造方法的缺点是，零件的一次成形需要在模具中完成，模具制造成本高，产品的生产周期长，且复合结构界面结合力低，限制了复合结构的使用范围。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种层状复合结构快速成形方法，能够制备高质量的复合结构，解决了传统制造方法成本高、周期长的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种层状复合结构快速成形方法，包括以下步骤：
步骤1，利用计算机对包含基层和复层的复合结构的三维模型进行剖分，形成每个结构层对应的薄层切片；
步骤2、设定每层切片由填充直线组成，形成该层的焊接路径，每层切片路径的结尾点为下一层切片路径的起始点，使整个成形过程中电弧不间断，生成复合结构各结构层的路径文件；
步骤3、将各结构层的路径文件输入弧焊焊接设备，根据复合结构的材料设计确定每个结构层成形时使用的丝材；
步骤4、设定每个结构层的焊接参数；
步骤5、对层状复合结构按照先基层后复层的成形顺序，自下而上逐层焊接成形，制得层状复合结构。
本发明的特点还在于：
步骤1中每层切片的厚度为0.5-3mm。
步骤2中每层切片填充直线的偏置量为3-7mm。
步骤4的焊接参数中，出丝速度为3.0-5.5m/min，焊枪运动速度为10-18mm/s。
步骤5成形过程中，控制复合结构的基层和复层之间的层间温度为200-400℃。
步骤5成形过程中，采用氩气作为保护气，气体流量为20-30ml/min。
本发明的有益效果是，本发明制备方法可实现厚度100mm以上大尺寸层状复合结构的制造；同时，可实现多层复合结构的制造。本发明方法可直接制造复杂结构的层状复合结构，增加原料材料利用率，显著降低生产成本；且制造周期短，生产效率高，在新产品的开发，定制化生产方面具有明显的优势。
附图说明
图1是本发明实施例1复合结构电触头的结构示意图。
图中，1.基层，2.复层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施方式。
实施例1
以某复合结构电触头的制造为例对本发明进行详细说明，该复合结构基层为Cu，高度60mm，复层为TiCP-Cu，高度45mm，其结构示意图如附图1所示。其技术方案具体包括以下步骤：
步骤1、在计算机中分别对基层1和复层2的三维模型自下而上剖分成薄层切片，分别设置基层1中切片厚度为3mm，复层2中切片厚度为0.6mm。
步骤2、设定每层切片由填充直线组成，直线偏置量为3mm，这些线条组成电弧的焊接路径。每层切片路径的结尾点为下一层切片路径的起始点，使整个成形过程中电弧不间断，以避免成形缺陷，生成复合结构各层的路径文件。
步骤3、将基层路径文件与复层路径文件输入ABB焊接机器人中，选择基层成形材料为ERCu丝材，复层成形材料为TiCP-Cu丝材。
步骤4、设定基层的焊接参数，其中出丝速度为4m/min，焊枪运动速度为15mm/s，焊接电流为130A，焊接电压为15V，设定复层的焊接参数，其中出丝速度为3m/min，焊枪运动速度为16mm/s，焊接电流为110A，焊接电压为12V。
步骤5、设定基层与复层的焊接均为弧焊焊接，成形顺序为先基层后复层，自下而上逐层焊接成形。成形过程中，控制基层与复层的层间温度为400℃，并采用99.99％高纯氩作为保护气，气体流量为20ml/min。
本实施例所得到的电触头结构复层维氏硬度大于280HV，电导率4.87×103s/m，在保持优良的导电性的同时提升了触头的耐磨性，延长了其使用寿命。
实施例2
以某复合结构电触头的的制造为例对本发明进行详细说明，该复合结构基层为Cu，高度75mm，复层为TiB2-Cu，高度45mm，其结构示意图如附图1所示。其技术方案具体包括以下步骤：
步骤1、在计算机中分别对基层1和复层2的三维模型自下而上剖分成薄层切片，分别设置基层1中切片厚度为2mm，复层2中切片厚度为0.5mm。
步骤2、设定每层切片由填充直线组成，直线偏置量为7mm，这些线条组成电弧的焊接路径。每层切片路径的结尾点为下一层切片路径的起始点，使整个成形过程中电弧不间断，以避免成形缺陷，生成复合结构各层的路径文件。
步骤3、将基层路径文件与复层路径文件输入焊接机器人中，选择基层成形材料为ERCu丝材，复层成形材料为TiB2-Cu丝材。
步骤4、设定基层的焊接参数，其中出丝速度为4m/min，焊枪运动速度为10mm/s，焊接电流为130A，焊接电压为15V，设定复层的焊接参数，其中出丝速度为5.5m/min，焊枪运动速度为18mm/s，焊接电流为230A，焊接电压为27V。
步骤5、设定基层、复层为弧焊焊接，成形顺序为先基层后复层，自下而上逐层焊接成形。成形过程中，控制基层与复层的层间温度为200℃，并采用99.99％高纯氩作为保护气，气体流量为30ml/min。
本实施例所得到的该复合结构复层维氏硬度大于270HV，电导率4.96×103s/m，在保持优良的导电性的同时提升了该复合结构的耐磨性，延长了其使用寿命。