[發(fā)明專利]增材制造低碳貝氏體鋼的焊絲及制造低碳貝氏體鋼的方法

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• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111098059A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設計）人: 張敏;王博玉;許帥;賈芳;朱子越;郝琛;茍川東
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 張皎

本發(fā)明公開了一種制造低碳貝氏體鋼的焊絲，焊絲為金屬型藥芯焊絲，藥芯成分由以下成分組成：硅粉6％～12％，錳粉23％～25％，鎳粉1.85％～3％，鈮粉0.45％，鈦粉0.2％，硼粉0.1％，鉬粉0.9％～2.3％，氧化鑭0.2％，其余為鐵粉，以上組分質量百分比之和為100％；還公開了制造低碳貝氏體鋼的方法，首先稱量藥芯合金粉并制備焊絲；其次將焊絲安裝于焊接機器、規(guī)劃焊接路徑、確定層高并編程序至焊接機器；然后采用MAG焊并運行程序進行制造；最后增材制造完成后多次錘擊成型的部件即得；所得低碳貝氏體鋼具有優(yōu)良的力學性能，可用于制造油氣管線、工程機械、航空航天、造船、橋梁等工程領域中復雜零件。

技術領域

本發(fā)明屬于絲材電弧增材制造技術領域，具體涉及一種增材制造低碳貝氏體鋼的焊絲，還涉及一種制造低碳貝氏體鋼的方法。

背景技術

低碳貝氏體鋼被國際公認為21世紀的鋼種，是21世紀最具潛力的鋼種，與普通合金鋼相比，該鋼種含碳量較低，在保證高強度的條件下，仍能保持很高的韌性，并在惡劣環(huán)境下能滿足焊接性能，被廣泛應用于石油天然氣輸送、架設橋梁、船舶及車輛制造、航空等領域。

但目前由于該鋼種生產成本巨大，難以實現大批量生產等問題阻礙了低碳貝氏體鋼的發(fā)展。因此，如何降低生產高強高韌性低碳貝氏體鋼成本是當前極須解決的問題。

絲材電弧增材制造(WAAM)是以電弧作為熱源熔化金屬絲材，按照設定路徑在基板上逐層堆積成形的一種制造方法。相較于傳統(tǒng)的減法制造，一般不需要模具，且生產周期短、成本低、材料的利用率高、自動化程度高，特別在制造形狀復雜的大尺寸薄壁構件有較大的優(yōu)勢。

基于此，本發(fā)明介紹了一種基于MAG焊電弧增材制造的方法來制造低碳貝氏體鋼。

發(fā)明內容

本發(fā)明的第一目的是提供一種增材制造低碳貝氏體鋼的焊絲，實現了利用焊絲增材制造具有優(yōu)良力學性能的薄壁結構件的目的。

本發(fā)明的第二目的是提供一種制造低碳貝氏體鋼的方法。

本發(fā)明所采用的第一種技術方案是，一種增材制造低碳貝氏體鋼的焊絲，增材制造低碳貝氏體鋼的焊絲包括低碳鋼鋼皮和金屬藥芯，金屬藥芯成分由以下成分組成：硅粉6％～12％，錳粉23％～25％，鎳粉1.85％～3％，鈮粉0.45％，鈦粉0.2％，硼粉0.1％，鉬粉0.9％～2.3％，氧化鑭0.2％，其余為鐵粉，以上組分質量百分比之和為100％。

本發(fā)明的第一種技術方案的特點還在于，

金屬型藥芯焊絲的填充率以15wt％計算。

本發(fā)明所采用的第二種技術方案是，一種制造低碳貝氏體鋼的方法，具體實施步驟如下：

步驟1，稱量藥芯合金粉，具體按照以下組分稱量：硅粉6％～12％，錳粉23％～25％，鎳粉1.85％～3％，鈮粉0.45％，鈦粉0.2％，硼粉0.1％，鉬粉0.9％～2.3％，氧化鑭0.2％，其余為鐵粉，以上組分質量百分比之和為100％；

步驟2，將步驟1稱量好的合金粉通過逐級減徑的方式制備焊絲；

步驟3，將步驟2制備好的焊絲安裝于焊接機器，并規(guī)劃焊接路徑、確定層高并編寫程序輸入至焊接機器中；

步驟4，運行焊接機器命令，采用MAG焊為熱源進行增材制造；

步驟5，增材制造完成后，多次錘擊焊接成型的部件。

本發(fā)明所采用的第二種技術方案的特點還在于，

所成型的部件的類型為低碳貝氏體鋼薄壁結構件。

步驟2制備焊絲的具體按照如下步驟實施：

步驟2.1，將步驟1稱量好的藥芯合金粉干燥；通過成型機的壓槽將低碳鋼鋼帶軋制成U型槽；