CN110421230A - 一种超高强度双相钢cmt电弧增材制造工艺 - Google Patents

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Abstract

一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，涉及一种高强度钢制造工艺，本发明将基板固定在工作台上，通过调节焊枪位置和高度，使焊枪位于基板一端上方；选定起弧位置，通过操作手柄面板调整工艺参数后，开启焊接完成第一层堆敷；第一层结束将焊枪向上提升一定高度，待温度达到一定范围，在第一层上继续进行焊接，后续重复若干层叠加成直壁体件。一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，该方法是采用冷金属过渡电弧作为热源，通过焊丝熔化在基板上堆敷成形，堆敷时采用往复式焊接方法，经过逐层堆叠，最后得到双相钢工件。本发明成形性和机械性能良好，达到实际使用标准；增材所用焊丝利用率高；在实际生产中可实现数字化和自动化。

Description

一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺
技术领域
本发明涉及一种高强度钢制造工艺，特别是涉及一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺。
背景技术
增材制造技术又被称为“3D打印”，是一种根据三维设计，采用自下而上的方式，将材料逐渐累加直接进行零件制造的技术。相比于传统复杂的“减材法”制造技术，该技术可以快速的制造零件，极大的减少了制作工序，缩短了产品制造的耗时，使制造效率得到提高。
电弧增材制造以电弧作为焊接热源，采用逐层堆积的方式制造金属实体构件，相比于以激光和电子束作为热源的高能束流增材制造，该技术具有成形致密度高、熔敷率高、效率高以及成本低等优点。冷金属过渡焊具有低热输入、无飞溅等特点，其送丝运动与熔滴过渡过程可进行数字化协调，在物质输入方面具有更高的可操控性，几乎可以应用于已知的所有可焊材料，如微电子器件、机车制造行业、航天领域等。
双相钢因其具有良好的焊接性、非常高的强度以及成形性好的特点，在新型汽车的制造中得到广泛应用，主要用于高强度、高抗碰撞吸收能且成形要求较严格的汽车零件上，如车轮、保险杆、悬挂系统等。目前，对于双相钢结构件主要采用冲压和传统的加工方法，虽然能达到产品的精度和性能指标，但存在加工程序复杂、效率低等缺点，在现有的技术下有必要研究新的工艺方法，而电弧增材制造不采用复杂夹具，通过材料累加的方式实现工件的快速成形，大大提高生产效率。因此，超高强度双相钢电弧增材制造工艺的研究对实际生产中工件制造和零件修复具有一定的理论和实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，本发明通过CMT热源熔化焊丝逐层堆敷直接成形，采用CMT电弧作为热源，热源热输入低且可控，焊接效率高；通过调节工艺参数，得到的增材试件的成形性和机械性能良好，达到实际使用标准；增材所用焊丝利用率高；在实际生产中可实现数字化和自动化。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，所述工艺采用冷金属过渡电弧作为热源，通过焊丝熔化，逐层堆敷成形；
具体为：将基板固定在工作台上，通过调节焊枪位置和高度，使焊枪位于基板一端上方；选定起弧位置，通过操作手柄面板调整工艺参数后，开启焊接完成第一层堆敷；第一层结束将焊枪向上提升一定高度，待温度达到一定范围，在第一层上继续进行焊接，后续重复直至堆敷完成。
所述的一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，所述的焊枪位置中轴线与基板上表面成90°，焊丝干伸长10mm-12mm，每层焊后焊枪向上提升2mm-3mm进行下一层堆敷。
所述的一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，所述工艺参数：送丝速度为3m/min-7m/min，焊接速度为400 mm/min-600mm/min，层间温度为80℃-160℃。
所述的一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，所述焊机为CMT 焊机，焊丝为一种合金熔化极气体保护焊焊丝，焊丝直径为1.0mm，选用的保护气体为80%Ar+20%CO2，气体流量为22L/min。
本发明的优点与效果是：
本发明采用CMT电弧作为热源，热源热输入低且可控，焊接效率高；通过调节工艺参数，得到的增材试件的成形性和机械性能良好，达到实际使用标准；增材所用焊丝利用率高；在实际生产中可实现数字化和自动化。
附图说明
图1为本发明所述的双相钢CMT电弧增材直壁件堆敷路径图；
图2为本发明所述的双相钢CMT电弧增材直壁件实物图；
图3为实施例双相钢增材试样拉伸取样位置图；
图4为实施例双相钢增材试样纵向拉伸试样断裂图；
图5为实施例双相钢增材试样横向拉伸试样断裂图。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺主要成形直壁体件，该直壁体件由若干层的堆敷层组成，采用往复式堆叠方法，所述的方法具体为：将基板固定在工作台上，通过调节焊枪位置和高度，使焊枪位于基板一端上方；选定起弧位置，通过操作手柄面板调整工艺参数后，开启焊接完成第一层堆敷；第一层结束将焊枪向上提升一定高度，待温度达到一定范围，在第一层上继续进行焊接，后续重复若干层叠加成直壁体件。
然而除了这些详细的描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例
图2所示直壁件采用本发明所述方法制造，其实施过程为：
（1）焊接开始前将焊枪置于三维行走机构，打开CMT焊机和控制软件进行空车试焊。
（2）清理基板，用角磨机将基板表面氧化物除去，用丙酮擦拭后固定于操作台上。
（3）调节焊枪位于基板上方一端，调整焊枪角度和高度，使焊枪中轴线与基板上表面成90°，调节焊丝干伸长为12mm，调节保护气流量为22L/min。
（4）在CMT焊接的操作手柄面板上选择CMT模式并且调节送丝速度为4.0 m/min，通过控制软件调节三维行走机构速度，即焊枪的焊接速度为400mm/min。
（5）在基板的一端起弧，开始第一层堆敷焊接。
（6）第一层堆敷完成后，将焊枪向上提升2mm，通过测温装置测量层间温度达到100℃，开始第二层堆敷；
（7）完成第二层堆敷后，重复步骤（6）完成后续38层堆敷，最后收弧完成直壁件。
增材后直壁件为了检测力学性能，如图3所示，在增材试样纵向和横向位置分别切取拉伸试样，室温下进行静态拉伸试验，拉伸速度为2mm/min，结果表明，增材试样的纵向抗拉强度达到913MPa，横向抗拉强度达到977MPa，能够满足实际应用的要求。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定的实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，其特征在于，所述工艺采用冷金属过渡电弧作为热源，通过焊丝熔化，逐层堆敷成形；
具体为：将基板固定在工作台上，通过调节焊枪位置和高度，使焊枪位于基板一端上方；选定起弧位置，通过操作手柄面板调整工艺参数后，开启焊接完成第一层堆敷；第一层结束将焊枪向上提升一定高度，待温度达到一定范围，在第一层上继续进行焊接，后续重复直至堆敷完成。
2.根据权利要求1所述的一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，其特征在于，所述的焊枪位置中轴线与基板上表面成90°，焊丝干伸长10mm-12mm，每层焊后焊枪向上提升2mm-3mm进行下一层堆敷。
3.根据权利要求1所述的一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，其特征在于，所述工艺参数：送丝速度为3m/min-7m/min，焊接速度为400 mm/min-600mm/min，层间温度为80℃-160℃。
4.根据权利要求1所述的一种超高强度双相钢CMT电弧增材制造工艺，其特征在于，所述焊机为CMT 焊机，焊丝为一种合金熔化极气体保护焊焊丝，焊丝直径为1.0mm，选用的保护气体为80%Ar+20%CO2，气体流量为22L/min。
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