[發(fā)明專利]一種雙送絲變極性等離子Ni-Nb超合金的制備方法及裝置

在審

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• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114473152A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設計）人: 王磊;張笑天;周明;周春東
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;佛山國防科技工業(yè)技術成果產業(yè)化應用推廣中心
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/067;B23K9/133;B23K9/28;B23K10/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 彭聲強

本發(fā)明公開了一種雙送絲變極性等離子Ni?Nb超合金的制備方法及裝置，該方法主要是采用兩個送絲機配合設置在焊槍起弧端兩側的送絲嘴，分別送入Ni焊絲與Nb焊絲，完成雙送絲變極性等離子Ni?Nb超合金的制備。該裝置包括焊接機器人、焊接機器人控制柜、雙送絲機構、工作臺、變位器、CCD相機和紅外測溫儀，通過預設程序的設置，完成Ni焊絲與Nb焊絲通過等離子弧焊在基板上的增材制造。可以改善傳統(tǒng)Ni?Nb合金制造過程中的激光熔覆層容易開裂，粉末內部氣孔不容易消除的問題，更容易獲取不同比例質量分數(shù)的Ni?Nb合金。

技術領域

本發(fā)明屬于電弧增材制造技術領域，主要涉及一種雙送絲變極性等離子Ni-Nb超合金的制備方法及裝置。

背景技術

作為增材制造技術的一種典型工藝，變極性等離子弧焊即不對稱方波交流等離子弧焊，它綜合了變極性TIG焊和等離子焊的優(yōu)點，一方面，它的特征參數(shù)電流頻率、電流幅度及正負半波導通時間比例可根據(jù)工藝要求靈活、獨立調節(jié)，合理分配電弧能量，在滿足工件熔化和自動去除工件表面氧化膜需要的同時，最大限度的降低鎢電極的燒損。另一方面，有效利用等離子束流所具有的高能量密度、高射流速度、強電弧力的特性，在焊接過程中形成穿孔熔池。且其焊接變形小，生產率高，設備簡單，成本低且氣孔，夾渣等缺陷少，因此被廣泛應用在各種領域，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

現(xiàn)在傳統(tǒng)Ni-Nb(鎳-鈮)合金基本上都是由激光熔覆進行增材制造，其使用的原材料大多數(shù)為Ni單質粉末以及Nb單質粉末。而激光熔覆存在較大問題：于激光的能量輸入高、溫度梯度大、冷卻速度快，熔池在冷卻凝固過程中會產生較大的內應力，容易導致激光熔覆層開裂，且利用粉末作為原材料，所得增材件內部氣孔不容易完全消除，且形狀與尺寸容易遭到限制。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種雙送絲變極性等離子Ni-Nb超合金制備的方法及裝置，以解決傳統(tǒng)Ni-Nb合金制造過程中產生較大的內應力，容易導致激光熔覆層開裂，內部氣孔不容易完全消除，形狀與尺寸容易遭到限制的問題。

為了達到上述的目的，本發(fā)明提供了一種雙送絲變極性等離子Ni-Nb超合金的制備方法，包括如下步驟：

S1：將基板放入工作臺，并將Ni焊絲和Nb焊絲分別放入第一送絲機和第二送絲機；

S2：將基板進行預熱，啟動焊接機器人以及焊接機器人上的等離子焊機，調整等離子焊槍兩側對稱設置的第一送絲嘴和第二送絲嘴，并分別在第一送絲嘴和第二送絲嘴中接入Ni焊絲與Nb焊絲，使兩個送絲嘴送出的絲材通過變極性等離子弧焊可以在同一個熔池中熔化；

S3：基板預熱完成后，通過控制器設置變極性等離子弧焊的增材速度為2.5mm/s～3mm/s、增材電流大小正極為20A～35A、負極為40A～55A、等離子氣流量為12L/min～24L/min、第一送絲嘴和第二送絲嘴分別與等離子焊槍起弧端的送絲角度為15～40°、第一送絲嘴與第二送絲嘴的送絲比例為1∶1.2～1∶1.5，送入保護氣體，準備進行增材制造；

S4：焊接機器人帶動等離子焊機移動到起弧點，焊接機器人按照設定好的軌跡移動，并帶動等離子焊槍在基板進行起弧-緩升-增材-衰減-收??；

其中，在所述增材期間，正極電流輸出和負極電流輸出間隔進行，正極電流輸出的作用時長是負極電流輸出的作用時長的2倍以上；

S5：重復步驟S4，直至完成增材制造；

S6：等離子焊槍熄弧，保護氣停止送氣，焊接機器人將等離子焊機移動到安全位置，完成雙送絲變極性等離子Ni-Nb超合金的制備。

進一步地，所述正極電流作用時間為6min～9min，所述負極電流作用時間為1min～3min。

進一步地，所述起弧的正極電流小于所述收弧的正極電流。

進一步地，所述基板包括304不銹鋼和Q235不銹鋼。