[發(fā)明專利]一種異質(zhì)雙絲原位合金化等離子弧增材的方法與裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211218271.5
• 申請日: 2022-10-05
• 公開（公告）號: CN115476025A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周琦;劉學(xué)權(quán);段夢偉;彭勇;王克鴻;孔見;郭順;章曉勇;張偉;劉吉梓;黃勇;徐俊強
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 趙毅

1.一種異質(zhì)雙絲原位合金化等離子弧增材的方法，其特征在于，原位合金化是通過在非熔化極電弧下同時熔化一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)比的18Ni350馬氏體時效鋼絲材和HNS6T高氮奧氏體不銹鋼絲材實現(xiàn)的；所述的18Ni350馬氏體時效鋼和HNS6T高氮奧氏體不銹鋼兩種絲材的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為：9:1、8:2或7:3。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異質(zhì)雙絲原位合金化等離子弧增材的方法，其特征在于：HNS6T高氮奧氏體不銹鋼直徑為1.2mm，18Ni350馬氏體時效鋼直徑為1mm。

3.一種基于權(quán)利要求1-2任一項所述的異質(zhì)雙絲原位合金化等離子弧增材的方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

步驟1，沉積前，調(diào)整兩個導(dǎo)絲嘴與基板的夾角為15～30°，調(diào)整送絲夾角為60～90°，確保兩根絲材同步直接送入到等離子弧中心區(qū)域，使兩根絲材在同一熔池中熔化與充分冶金；

步驟2，按照實際異質(zhì)雙絲原位合金化增材構(gòu)件尺寸進行基板預(yù)熱；

步驟3，接通電源，等待整個系統(tǒng)的通訊信號就位，根據(jù)增材零部件的幾何模型，設(shè)置成形路徑程序；根據(jù)鐵基合金成分，計算沉積過程所需兩種絲材質(zhì)量，制定兩種絲材的送絲速度配比方案，通過雙絲協(xié)調(diào)控制模塊進行預(yù)設(shè)；根據(jù)兩種絲材的送絲速度預(yù)設(shè)增材電流和增材電壓；

步驟4，機器人攜帶增材槍體到達預(yù)定起弧位置，引燃電弧后，同時將18Ni350馬氏體時效鋼絲材和HNS6T高氮奧氏體不銹鋼絲材送至電弧中心在同一熔池，按照預(yù)設(shè)路徑進行沉積；

步驟5，通過紅外熱成像儀監(jiān)測沉積層冷卻到預(yù)設(shè)層間溫度后，將等離子增材槍體移動到下一道起始點，開始沉積下一道；

步驟6，重復(fù)步驟4～步驟5，直到增材件尺寸達到預(yù)定設(shè)計，獲得成分、組織、性能可調(diào)的鐵基合金材料與結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異質(zhì)雙絲原位合金化等離子弧增材的方法，其特征在于：基板預(yù)熱采用起弧不送絲空走預(yù)熱，預(yù)熱溫度為250℃，預(yù)熱區(qū)域面積要大于異質(zhì)增材件塊體尺寸。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異質(zhì)雙絲原位合金化等離子弧增材的方法，其特征在于：步驟2中，預(yù)設(shè)焊接電流為50～250A，焊接電壓為5～45V。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異質(zhì)雙絲原位合金化等離子弧增材的方法，其特征在于：步驟2中，成分配比設(shè)計，兩者的物理密度差異很小，在增材制造中可近似認(rèn)為兩種絲材的密度相等，根據(jù)m＝ρV，通過控制異種絲材的體積分?jǐn)?shù)比來控制其質(zhì)量分?jǐn)?shù)比，而根據(jù)V＝v_f·t·S，v_f表示送絲速度，t表示增材時間，S表示絲材的橫截面積，絲材體積分?jǐn)?shù)受送絲速度控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異質(zhì)雙絲原位合金化等離子弧增材的方法，其特征在于：步驟5中，預(yù)設(shè)層間溫度為100℃。