[發(fā)明專利]電弧增材制造應急修復船舶受損Al-Mg系鋁合金構(gòu)件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910872920.5
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110508901B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李森;張林杰;王祥;劉艷;張連重;羅恒;吳軍;池強;胡美娟;齊麗華;張建勛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23K9/00
• 分類號: B23K9/00;B23K9/04;B23K9/16;B23K9/23
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發(fā)明公開了一種電弧增材制造應急修復船舶受損Al?Mg系鋁合金構(gòu)件的方法，包括以下步驟：1)檢測待修復船舶的損傷區(qū)域，確定待修復船舶損傷區(qū)域的特征尺寸參數(shù)，并規(guī)劃增材修復路徑，同時計算所需增材的焊道數(shù)量，確定焊道的特征尺寸，確定修復工藝參數(shù)；2)對待修復船舶損傷區(qū)域進行預處理；3)以熔化極氣體保護焊電弧為熱源，以鋁合金焊絲為填充材料，采用氮氣作為保護氣體，按照規(guī)劃的增材修復路徑進行增材制造修復，其中，增材沉積一個道次后，則對沉積層表面進行打磨，然后再進行下一道次的增材沉積，直至完成全部道次的增材沉積為止，該方法能夠利用氮氣作為保護氣體通過電弧增材制造應急修復船舶受損Al?Mg系鋁合金構(gòu)件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金電弧增材制造修復領(lǐng)域，涉及一種電弧增材制造應急修復船舶受損Al-Mg系鋁合金構(gòu)件的方法。

背景技術(shù)

電弧增材制造是以金屬絲材為原材料，以熔化極氣體保護焊接、鎢極氣體保護焊接以及等離子焊接電源產(chǎn)生的電弧為熱源，采用“離散-堆積”原理，將金屬絲材逐層堆積，最終成型。其中熔化極氣體保護電弧增材成型效率高、成本低，應用前景廣闊。電弧增材制造修復是在電弧增材制造的基礎(chǔ)上，通過對受損部位進行測量，構(gòu)建受損部位模型，進行路徑規(guī)劃，隨后進行電弧增材制造修復。將電弧增材制造修復技術(shù)與損傷模型重構(gòu)技術(shù)相集成，對重要設(shè)備實現(xiàn)伴隨保障是當今各國在增材制造修復領(lǐng)域所關(guān)注的熱點。

Al-Mg系(5系)鋁合金具有良好的耐腐蝕性能，密度低，抗拉強度高，延伸率高，焊接性能好，廣泛應用于船舶和船載裝備的制造。5356鋁合金焊絲與Al-Mg系合金具有很好的冶金相容性，強度高，耐腐蝕性優(yōu)良，是5系鋁合金焊接、修復過程中應用較多的焊絲。

在大型船舶遠洋航行中船舶和船載裝備的一些鋁合金構(gòu)件發(fā)生受損，需要及時進行應急現(xiàn)場維修。以熔化極氣體保護焊電弧為熱源進行鋁合金的增材制造修復所使用的保護氣主要為氬氣、氦氣，氬氣、氦氣主要儲存在笨重的高壓氣瓶之中，在應急修復時無法大量攜帶、移動不便，并且船舶遠洋航行常常需要數(shù)月，當氬氣、氦氣用完時無法及時補充。因此，在船舶遠洋航行過程中利用氮氣發(fā)生器現(xiàn)場制備氮氣作為電弧增材制造保護氣，進行受損鋁合金構(gòu)件的增材制造修復將大大減小對空間、人力的占用以及對氬氣、氦氣等惰性氣體的依賴，實現(xiàn)受損鋁合金構(gòu)件現(xiàn)場臨時性的應急增材制造修復。目前市場上銷售的的便攜式氮氣發(fā)生器所制備的氮氣純度在99％-99.999％范圍內(nèi)，且純度可根據(jù)需求調(diào)節(jié)。

Ar、He與N₂的物理、化學性質(zhì)不同，使得氮氣作為電弧增材制造保護氣與氬氣、氦氣作為電弧增材制造保護氣時電弧特性有很大差異，且兩種保護氣下焊道成型有很大不同，因此對于氮弧焊接熱源特性、鋁合金氮弧增材制造參數(shù)的研究很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種電弧增材制造應急修復船舶受損Al-Mg系鋁合金構(gòu)件的方法，該方法能夠利用氮氣作為保護氣體通過電弧增材制造應急修復船舶受損Al-Mg系鋁合金構(gòu)件。

為達到上述目的，本發(fā)明所述的電弧增材制造應急修復船舶受損Al-Mg系鋁合金構(gòu)件的方法包括以下步驟：

1)檢測待修復船舶的損傷區(qū)域，確定待修復船舶損傷區(qū)域的特征尺寸參數(shù)，并規(guī)劃增材修復路徑，同時計算所需增材的焊道數(shù)量，確定焊道的特征尺寸，根據(jù)焊縫的尺寸確定修復工藝參數(shù)；

2)對待修復船舶損傷區(qū)域進行預處理；

3)以熔化極氣體保護焊電弧為熱源，以鋁合金焊絲為填充材料，采用氮氣作為保護氣體，按照規(guī)劃的增材修復路徑進行增材制造修復，其中，增材沉積一個道次后，則對沉積層表面進行打磨，以露出金屬光澤，然后再進行下一道次的增材沉積，直至完成全部道次的增材沉積為止，完成電弧增材制造應急修復船舶受損Al-Mg系鋁合金構(gòu)件。

鋁合金焊絲為5356鋁合金焊絲。