[發明專利]藥芯焊絲及其制備低合金鋼/馬氏體不銹鋼結構件的方法

有效

• 申請號: 202110305557.6
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN112935631B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 張敏;王博玉;趙偉玲;何曉宇;張林;王雯靜;王怡;張千璽
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K9/04;B23K9/173;B23K103/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 寧文濤

本發明公開了藥芯焊絲及其制備低合金鋼/馬氏體不銹鋼結構件的方法，藥芯焊絲Ⅰ：硅鐵2％、錳粉2％、鎳粉5％、鉻粉4％、鉬粉2％、銅粉1％、鈦粉0.5％、鋁粉0.2％、氧化鑭0.5％、碳化鈮1％，其余為鐵粉，以上組分的質量百分比之和為100％。藥芯焊絲Ⅱ：硅鐵3％、錳粉3％、鉻粉18～20％、鎳粉6?8％、釩鐵0.4％、鉬粉1.7％、氧化鑭0.5％、碳化鈮1％，硼粉0.1?0.3％，其余為鐵粉，以上組分的質量百分比之和為100％。采用金屬型藥芯焊絲為原材料，基于電弧增材制造得到的雙金屬薄壁結構件成形美觀，其增材制造用金屬型藥芯焊絲可以用于風機葉輪等復雜結構件的電弧增材制造。

技術領域

本發明屬于絲材電弧增材制造技術領域，具體涉及兩種金屬型藥芯焊絲，還涉及以上述金屬型藥芯焊絲為原材料制備低合金鋼/馬氏體不銹鋼結構件的方法。

背景技術

風機是一種依靠輸入的機械能提高氣體壓力并排送氣體的機械。隨著國民經濟的快速發展,風機日趨廣泛地用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻鍋爐及工業爐窯的通風和引風化工行業氣體的冷凝及壓縮。我國風機葉輪常用材料基本上可以歸納為不銹鋼和合金鋼兩大類。目前，我國現行的風機葉輪制造方法主要有兩種，第一種通過將合金鋼或不銹鋼合金熔煉、澆注成的鑄錠經過鍛壓、熱處理，在進行機械加工獲得。第二種則是通過將壓縮機葉輪葉片、輪盤通過電弧焊的方式連接起來。傳統加工生產周期長，材料利用率低，并且在合金熔煉及澆注過程中，能源消耗量大、合金元素燒損嚴重，從而極大的提高了離心壓縮機轉子的制造成本。

近年來，為提高材料利用率，降低葉輪制造成本，加快葉輪成型時間，各高校提出使用電弧增材制造的方式制備大型葉輪結構件，但目前所使用的電弧制造原材料均為單一的低合金鋼或不銹鋼材料。葉輪作為風機的核心部件，工作環境具有高溫、高壓、高轉速、工作介質種類繁多等特點，在長期工作服役過程中，要承受離心載荷、熱應力、腐蝕介質的作用，往往會產生腐蝕開裂，但開裂位置僅局限于葉輪葉片處及葉輪與葉片連接焊縫處，輪轂處未出現腐蝕開裂的情況，若使用單一的不銹鋼焊絲電弧增材制造整體葉輪，同樣會造成材料的浪費。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種金屬型藥芯焊絲Ⅰ，可以與金屬型藥芯焊絲Ⅱ一起用于制備低合金鋼結構件及馬氏體不銹鋼結構件。

本發明的第二個目的是提供一種金屬型藥芯焊絲Ⅱ，可以與金屬型藥芯焊絲Ⅰ一起用于制備低合金鋼結構件及馬氏體不銹鋼結構件。

本發明的第三個目的是提供一種低合金鋼結構件及馬氏體不銹鋼結構件的制備方法，藥芯焊絲通過鋼皮里面的藥芯在焊接過程中將合金元素過渡到焊縫中，從而可以很方便的調整合金成份的含量。

本發明所采用的第一種技術方案是：一種金屬型藥芯焊絲Ⅰ，按照質量百分比由以下組分組成：硅鐵2％、錳粉2％、鎳粉5％、鉻粉4％、鉬粉2％、銅粉1％、鈦粉0.5％、鋁粉0.2％、氧化鑭0.5％、碳化鈮1％，其余為鐵粉，以上組分的質量百分比之和為100％。

本發明所采用的第二種技術方案是：一種金屬型藥芯焊絲Ⅱ，按照質量百分比由以下組分組成：硅鐵3％、錳粉3％、鉻粉18～20％、鎳粉6～8％、釩鐵0.4％、鉬粉1.7％、氧化鑭0.5％、碳化鈮1％，硼粉：0.1～0.3％，其余為鐵粉，以上組分的質量百分比之和為100％。

本發明所采用的第三種技術方案是：一種制備低合金鋼/馬氏體不銹鋼結構件的制備方法，具體按照以下步驟進行：

步驟1、按照質量百分比分別稱取：硅鐵2％、錳粉2％、鎳粉5％、鉻粉4％、鉬粉2％、銅粉1％、鈦粉0.5％、鋁粉0.2％、氧化鑭0.5％、碳化鈮1％，其余為鐵粉，以上組分的質量百分比之和為100％，將以上組分混勻后置于管式爐中，在持續通入氬氣的條件下，于200℃～300℃保溫2h～3h，保溫后隨爐冷卻至室溫，將藥芯粉末填入低碳鋼鋼帶U型槽內，經過閉合成型軋輥后制成Φ2.50mm的焊絲，并通過逐級減徑的方法最終制成Φ1.18mm的金屬型藥芯焊絲Ⅰ，金屬型藥芯焊絲Ⅰ為低合金鋼藥芯焊絲；