[發明專利]一種大型三通管件的增材制造方法

有效

• 申請號: 201910833517.1
• 申請日: 2019-09-04
• 公開（公告）號: CN110587071B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 高保華
• 申請（專利權）人: 佛山宇仁智能科技有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B29C64/10;F16L41/02
• 代理公司: 佛山幫專知識產權代理事務所(普通合伙) 44387
• 代理人: 曾鳳云

本方法涉及一種大型三通管件的增材制造方法，包括選材、搭建增材制造系統、調試增材制造系統、主體管安裝、增材制造支管、增材制造支管、管件去應力熱處理、機加工和無損檢測驗收成品的步驟；通過在主體母管上進行支管增材打印的形式，實現生產大型三通管件的目的，生產制得的三通管件無需塑性變形，通過電弧槍頭按照預定軌跡逐層堆敷而制成的三通管件各部位的性能相當，整體均勻，一體性良好；相對于傳統制造工藝，不需要復雜的鍛壓和熱擠壓設備和模具，熱處理要求低，各厚度組織均勻，性能較好；在小批量特殊要求三通管件的生產中擁有巨大優勢，生產周期短，可對腹部增材交匯處進行適當的厚度補強，可以避免普通三通管件肩、腹部薄弱的缺點。

技術領域

本方法涉及增材制造技術領域，具體涉及一種大型三通管件的增材制造方法。

背景技術

三通管件是一種管道系統中常用的重要結構，廣泛應用于電力、石油、化工等領域，目前大型金屬三通管件的主要制造工藝有鑄造、焊接、鍛造和熱擠壓成形。

焊接三通管件和鑄造三通管件的制造工藝簡單，成本較低，但焊接三通管件的一體性較差，焊接熱影響區組織不均勻，性能難以保證，且焊接量大；鑄造三通管件的晶粒較粗、且內部存在縮孔、夾雜等缺陷，質量一般，耐腐蝕性、力學性能等較差；鍛造三通管件的雖然性能優良，在承受重大載荷或嚴苛環境中使用的三通管件一般由棒狀坯料模鍛后機加工制造而成，但該方法對材料得可鍛性要求高，且材料利用率低，成本較高，而且三通管件的鍛造大小將受到鍛造厚度的約束，我國的鍛造技術相對薄弱，重要三通管件仍需國外進口，其價格高昂，制造周期長，大大影響項目周期；熱擠壓成型工藝是一種可生產大型三通管件的方法，但該方法工序繁多，且要根據三通管件的尺寸，設計不同的擠壓模具，成本極高，且對材料純凈度、內部質量要求極高，材料內部的夾雜物、氣孔等都會影響到擠壓成形質量，在多次擠壓過程中，三通肩、腹部溫度較高，呈流動狀態，材料內部晶粒粗大，嚴重降低了材料的力學性能，受到國內擠壓裝備能力和材料質量水平的限制，熱擠壓三通管道的支管高度非常有限，一般只能在200mm范圍內。

發明內容

本方法的目的在于克服現有技術之不足，提供一種大型三通管件的增材制造方法，通過在主體母管上進行支管增材打印的形式，實現生產大型三通管件的目的。

為實現上述目的，本方法提供了如下的技術方案：

一種大型三通管件的增材制造方法，包括以下步驟：

步驟(1)、選材：根據目標三通管件的結構和材質要求，選定三通管件的主體母管，并對主體母管的外徑、壁厚和圓度進行檢查，排除不合格的主體母管，驗收合格主體母管，根據目標三通管件的支管的使用要求和設計方案，選定支管原絲和輔劑，并對支管原絲和輔劑進行工藝性能的驗收；

步驟(2)、搭建增材制造系統：采用數字化電弧增材設備、機器人、電弧槍頭、送絲機構、紅外短波測溫裝置、冷卻控制裝置和打印平臺搭建增材制造系統；

步驟(3)、調試增材制造系統：根據目標三通管件的三維模型和制造工藝的參數數據，在計算機上對支管的增材軌跡進行解析，并通過PLC將解析的軌跡坐標數據轉化為控制電弧槍頭運動的機械控制程序，之后根據機械控制程序啟動機器人帶動電弧槍頭運行，并對電弧槍頭的運行軌跡進行調試，對打印平臺上的旋轉盤的旋轉角度進行編程并對旋轉盤的旋轉角度進行設備調試，對紅外短波測溫裝置的運行軌跡進行編程，并對其運行軌跡進行設備調試；

步驟(4)、主體管安裝：將主體母管放在打印平臺上，并與旋轉盤固定安裝，將數字化電弧增材設備中的直流電源的正負極分別連接在電弧槍頭和主體母管上，其中，電弧槍頭連接電源正極，主體母管連接電源負極；