CN111098059A - 增材制造低碳贝氏体钢的焊丝及制造低碳贝氏体钢的方法 - Google Patents

增材制造低碳贝氏体钢的焊丝及制造低碳贝氏体钢的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111098059A
CN111098059A CN202010067401.4A CN202010067401A CN111098059A CN 111098059 A CN111098059 A CN 111098059A CN 202010067401 A CN202010067401 A CN 202010067401A CN 111098059 A CN111098059 A CN 111098059A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
powder
percent
manufacturing
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010067401.4A
Other languages
English (en)
Inventor
张敏
王博玉
许帅
贾芳
朱子越
郝琛
苟川东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian University of Technology
Original Assignee
Xian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian University of Technology filed Critical Xian University of Technology
Priority to CN202010067401.4A priority Critical patent/CN111098059A/zh
Publication of CN111098059A publication Critical patent/CN111098059A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent
    • B23K35/3073Fe as the principal constituent with Mn as next major constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40Making wire or rods for soldering or welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种制造低碳贝氏体钢的焊丝,焊丝为金属型药芯焊丝,药芯成分由以下成分组成:硅粉6%~12%,锰粉23%~25%,镍粉1.85%~3%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉0.9%~2.3%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;还公开了制造低碳贝氏体钢的方法,首先称量药芯合金粉并制备焊丝;其次将焊丝安装于焊接机器、规划焊接路径、确定层高并编程序至焊接机器;然后采用MAG焊并运行程序进行制造;最后增材制造完成后多次锤击成型的部件即得;所得低碳贝氏体钢具有优良的力学性能,可用于制造油气管线、工程机械、航空航天、造船、桥梁等工程领域中复杂零件。

Description

增材制造低碳贝氏体钢的焊丝及制造低碳贝氏体钢的方法
技术领域
本发明属于丝材电弧增材制造技术领域,具体涉及一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝,还涉及一种制造低碳贝氏体钢的方法。
背景技术
低碳贝氏体钢被国际公认为21世纪的钢种,是21世纪最具潜力的钢种,与普通合金钢相比,该钢种含碳量较低,在保证高强度的条件下,仍能保持很高的韧性,并在恶劣环境下能满足焊接性能,被广泛应用于石油天然气输送、架设桥梁、船舶及车辆制造、航空等领域。
但目前由于该钢种生产成本巨大,难以实现大批量生产等问题阻碍了低碳贝氏体钢的发展。因此,如何降低生产高强高韧性低碳贝氏体钢成本是当前极须解决的问题。
丝材电弧增材制造(WAAM)是以电弧作为热源熔化金属丝材,按照设定路径在基板上逐层堆积成形的一种制造方法。相较于传统的减法制造,一般不需要模具,且生产周期短、成本低、材料的利用率高、自动化程度高,特别在制造形状复杂的大尺寸薄壁构件有较大的优势。
基于此,本发明介绍了一种基于MAG焊电弧增材制造的方法来制造低碳贝氏体钢。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝,实现了利用焊丝增材制造具有优良力学性能的薄壁结构件的目的。
本发明的第二目的是提供一种制造低碳贝氏体钢的方法。
本发明所采用的第一种技术方案是,一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝,增材制造低碳贝氏体钢的焊丝包括低碳钢钢皮和金属药芯,金属药芯成分由以下成分组成:硅粉6%~12%,锰粉23%~25%,镍粉1.85%~3%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉0.9%~2.3%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%。
本发明的第一种技术方案的特点还在于,
金属型药芯焊丝的填充率以15wt%计算。
本发明所采用的第二种技术方案是,一种制造低碳贝氏体钢的方法,具体实施步骤如下:
步骤1,称量药芯合金粉,具体按照以下组分称量:硅粉6%~12%,锰粉23%~25%,镍粉1.85%~3%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉0.9%~2.3%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2,将步骤1称量好的合金粉通过逐级减径的方式制备焊丝;
步骤3,将步骤2制备好的焊丝安装于焊接机器,并规划焊接路径、确定层高并编写程序输入至焊接机器中;
步骤4,运行焊接机器命令,采用MAG焊为热源进行增材制造;
步骤5,增材制造完成后,多次锤击焊接成型的部件。
本发明所采用的第二种技术方案的特点还在于,
所成型的部件的类型为低碳贝氏体钢薄壁结构件。
步骤2制备焊丝的具体按照如下步骤实施:
步骤2.1,将步骤1称量好的药芯合金粉干燥;通过成型机的压槽将低碳钢钢带轧制成U型槽;
步骤2.2,将干燥完成的药芯合金粉放入U型槽中并用成型机使U型槽碾压闭合成初级焊丝;
步骤2.3,先将初级焊丝用丙酮或无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为目标直径尺寸,再用蘸有丙酮或无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,最终将焊丝盘成圆盘并密封包装。
步骤2.1具体为:将药芯合金粉混匀后置于管式炉中加热干燥后并炉冷至室温;加热干燥时持续通入氩气、保温温度为200℃~300℃,保温时间为2h~3h。
步骤2.3的目标直径尺寸为1.18mm。
步骤4的焊接工艺的具体参数为:焊接速度为0.21m/min~0.25m/min;每层焊枪提升4mm~6mm;保护气体为80%Ar+20%CO2
本发明的第一种技术方案,一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝的有益效果是,焊丝的药芯合金粉中加入La2O3,提高了低碳贝氏体钢薄壁结构件的强度;
本发明的第二种技术方案,一种制造低碳贝氏体钢的方法具有至少以下有益效果,
一是,将均匀混合的药芯粉末放置在管式炉中,持续通入氩气持续保温干燥,通过这种方法可以有效的避免合金元素的氧化,减少低碳贝氏体薄壁结构件氧元素的含量;
二是,金属型药芯焊丝制备周期短,生产效率高,可以实现连续生产;
三是,使用全自动焊接机器增材制造低碳贝氏体钢,增材制造效率高,丝材电弧增材制造可以通过焊接机器编程实现;
四是,以MAG焊为热源,金属型药芯焊丝为原材料,增材制造低碳贝氏体钢的方法,增材制造过程中飞溅少、电弧稳定,焊缝成型美观、基本无塌陷现象、焊缝表面光洁,无气孔无夹渣;
五是,增材制造完成后,用特制的锤头锤击焊接区域,减小焊接残余应力,提高薄壁结构件的抗疲劳能力;
综上,本发明基于MAG焊,使用金属型药芯焊丝增材制造的低碳贝氏体钢薄壁结构件具有优良的力学性能即屈服强度大于620Mpa且抗拉强度大于740Mpa;该药芯焊丝及成型工艺可以用于油气管线、工程机械、航空航天、造船、桥梁等工程领域中复杂零件的增材制造。
附图说明
图1本发明一种制造低碳贝氏体钢的方法的实施例1的试样应力应变曲线;
图2本发明一种制造低碳贝氏体钢的方法的实施例2的试样应力应变曲线;
图3本发明一种制造低碳贝氏体钢的方法的实施例3的试样应力应变曲线;
图4本发明一种制造低碳贝氏体钢的方法的实施例4的试样应力应变曲线;
图5本发明一种制造低碳贝氏体钢的方法的实施例5的试样应力应变曲线;
图6本发明一种制造低碳贝氏体钢的方法的实施例6的试样应力应变曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明所采用的第一种技术方案是,一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝,增材制造低碳贝氏体钢的焊丝包括低碳钢钢皮和金属药芯,金属药芯成分由以下成分组成:硅粉6%~12%,锰粉23%~25%,镍粉1.85%~3%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉0.9%~2.3%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;金属型药芯焊丝的填充率以15wt%计算。
本发明所采用的第一种技术方案,一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝中的药芯成分设计方法如下:低碳贝氏体钢按质量百分比由以下成分组成:C≤0.044%;Si:0.18%~0.35%;Mn:1.8%~1.96%;P≤0.011%;S≤0.003%;Ni:0.25%~0.42%;N≤0.005%;Nb:0.04%~0.07%;Ti:0.008%~0.015%;B:0.003%;Mo:0.11%~0.28%。考虑到合金元素在电弧增材过程中的烧损,使用元素过渡系数计算金属型药芯焊丝中合金成分的范围。
Figure BDA0002376380850000051
其中,Cd为合金元素在焊缝中的含量(%),Kb为金属型药芯焊丝的药粉重量系数,即填充率(%),金属型药芯焊丝填充率取15%;Ccw为合金元素在金属型药芯焊丝的钢皮中的质量分数;金属型药芯焊丝钢皮选用低碳钢钢带,钢带杂质元素的质量百分比为:P≤0.035%,S≤0.03%;Cco为合金元素在药芯焊丝中的质量分数(%)。
通过上述计算方式即得金属型药芯焊丝的药芯成分由以下成分组成。该焊丝中各组分的作用和功能如下:
Si、Mn在铁素体和奥氏体中有较好的固溶强化作用,其次,Si~Mn一般用于联合脱氧,减少因堆焊层增氧引起的堆焊层金属脆化,且Mn作为奥氏体稳定化元素,在一定范围内,随着含量增加,可降低相变温度,促使奥氏体转变为针状铁素体,从而提高焊缝金属的力学性能;
Ni是一种可以在奥氏体中无限固溶,使奥氏体区无限扩大的元素,在焊接冷却过程中可以大大降低奥氏体的转变温度,从而抑制块状先共析铁素体的形成,有利于促进针状铁素体的形成,从而提高焊缝金属的韧性;
Nb、Ti在熔池中可以形成夹杂物,促进针状铁素体形核,并且还能对晶粒形成钉扎作用,从而提高焊缝金属强韧性;
适量的B元素可以降低奥氏体晶界处的晶界能,促进针状铁素体的形成;
Mo能够强烈降低贝氏体转变温度点(Bs点),稳定贝氏体组织,增强碳化物在钢中强化贝氏体中的作用,此外,Mo能降低贝氏体转变温度和最大转变速度,使得在相同冷速下更容易得到贝氏体组织;
La2O3作为髙熔点化合物在熔池中可以作为非均匀形核的质点,增加了外来的形核源,或在晶界处偏聚,阻碍了晶粒的长大。并且La元素可以与钢液中的氧化物和硫化物夹杂作用,使其变成接近球形的稀土化合物,提高了低碳贝氏体钢薄壁结构件的强度。
本发明所采用的第二种技术方案是,一种制造低碳贝氏体钢的方法,使用MAG焊在基板上打印低碳贝氏体钢薄壁结构件,具体实施步骤如下:
步骤1,称量药芯合金粉,具体按照如下组分称量:硅粉6%~12%,锰粉23%~25%,镍粉1.85%~3%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉0.9%~2.3%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2,将步骤1称量好的合金粉通过逐级减径的方式制备焊丝;其中,制备焊丝的具体步骤为:
步骤2.1,将步骤1称量好的药芯合金粉干燥;通过成型机的压槽将低碳钢钢带轧制成U型槽;所述干燥具体为将药芯合金粉混匀后置于管式炉中加热干燥后并炉冷至室温;加热干燥时持续通入氩气、保温温度为200℃~300℃,保温时间为2h~3h;
步骤2.2,将干燥完成的药芯合金粉放入U型槽中并用成型机使U型槽碾压闭合成初级焊丝;
步骤2.3,先将初级焊丝用丙酮或无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为目标直径尺寸即1.18mm,再用蘸有丙酮或无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,最终将焊丝盘成圆盘并密封包装;
步骤3,将步骤2制备好的焊丝安装于焊接机器,并规划焊接路径、确定层高并编写程序输入至焊接机器中;
步骤4,运行焊接机器命令,采用MAG焊为热源进行增材制造;其中焊接工艺的具体参数为:焊接速度为0.21m/min~0.25m/min;每层焊枪提升4mm~6mm;保护气体为80%Ar+20%CO2
步骤5,增材制造完成后,多次锤击焊接成型的部件;所成型的部件的类型为低碳贝氏体钢薄壁结构件。
实施例1
一种制造低碳贝氏体钢的方法:
步骤1:按质量百分比分别称取硅粉6%,锰粉23.4%,镍粉2.31%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉2.30%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的所有原料混合均匀,置于管式炉中,持续通入氩气,并在300℃下保温2h,随炉冷却至室温;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上,通过成型机的压槽将低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末放入U型槽中,药芯粉末的填充率控制在15wt%,然后用成型机使U型槽碾压闭合,用丙酮或无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.18mm,用蘸有丙酮或无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,最终将焊丝盘成圆盘、密封包装,得到增材制造用低碳贝氏体钢丝材;
步骤4:将制备好的合金药芯焊丝装入全自动焊接机器,使用MAG焊,设置焊接电流为150A,焊接电压为20V,焊接速度为0.21m/min,保护气体为80%Ar+20%CO2,每层焊枪提升6mm,进行低碳贝氏体钢薄壁结构件的打印;
步骤5:增材制造完成后,用特制的锤头轻击焊接区域,减小低碳贝氏体薄壁结构件在增材过程后所产生的残余应力,提高结构件的抗疲劳能力。
经测试,如图1所示,薄壁结构件的抗拉强度为763.44Mpa,屈服极限为641.87Mpa。
实施例2
一种制造低碳贝氏体钢的方法:
步骤1:按质量百分比分别称取硅粉7.2%,锰粉24.2%,镍粉3%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉2.02%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的所有原料混合均匀,置于管式炉中,持续通入氩气,并在200℃下保温3h;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上,通过成型机的压槽将低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末放入U型槽中,药芯粉末的填充率控制在15wt%,然后用成型机使U型槽碾压闭合,用丙酮或无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.18mm,用蘸有丙酮或无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,最终将焊丝盘成圆盘、密封包装,得到增材制造用低碳贝氏体钢丝材。
步骤4:将制备好的金属型药芯焊丝装入全自动焊接机器,使用MAG焊,设置焊接电流为150A,焊接电压为20V,焊接速度为0.25m/min,保护气体为80%Ar+20%CO2,每层焊枪提升4mm,进行低碳贝氏体钢薄壁结构件的打印;
步骤5:增材制造完成后,用特制的锤头轻击焊接区域,减小低碳贝氏体薄壁结构件在增材过程后所产生的残余应力,提高结构件的抗疲劳能力。
经测试,如图2所示,薄壁结构件的抗拉强度为778.61Mpa,屈服极限为657.28Mpa。
实施例3
一种制造低碳贝氏体钢的方法:
步骤1:按质量百分比分别称取硅粉8.4%,锰粉25%,镍粉2.08%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉1.74%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的所有原料混合均匀,置于管式炉中,持续通入氩气,并在250℃下保温2h;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上,通过成型机的压槽将低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末放入U型槽中,药芯粉末的填充率控制在15wt%,然后用成型机使U型槽碾压闭合,用丙酮或无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.18mm,用蘸有丙酮或无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,最终将焊丝盘成圆盘、密封包装,得到增材制造用低碳贝氏体钢丝材。
步骤4:将制备好的金属型药芯焊丝装入全自动焊接机器,使用MAG焊,设置焊接电流为150A,焊接电压为20V,焊接速度为0.23m/min,保护气体为80%Ar+20%CO2,每层焊枪提升5mm,进行低碳贝氏体钢薄壁结构件的打印;
步骤5:增材制造完成后,用特制的锤头轻击焊接区域,减小低碳贝氏体薄壁结构件在增材过程后所产生的残余应力,提高结构件的抗疲劳能力。
经测试,如图3所示,薄壁结构件的抗拉强度为771.13Mpa,屈服极限为661.86Mpa。
实施例4
一种制造低碳贝氏体钢的方法:
步骤1:按质量百分比分别称取硅粉9.6%,锰粉23%,镍粉2.77%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉1.46%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的所有原料混合均匀,置于管式炉中,持续通入氩气,并在250℃下保温2h;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上,通过成型机的压槽将低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末放入U型槽中,药芯粉末的填充率控制在15wt%,然后用成型机使U型槽碾压闭合,用丙酮或无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.18mm,用蘸有丙酮或无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,最终将焊丝盘成圆盘、密封包装,得到增材制造用低碳贝氏体钢丝材。
步骤4:将制备好的金属型药芯焊丝装入全自动焊接机器,使用MAG焊,设置焊接电流为150A,焊接电压为20V,焊接速度为0.23m/min,保护气体为80%Ar+20%CO2,每层焊枪提升5mm,进行低碳贝氏体钢薄壁结构件的打印;
步骤5:增材制造完成后,用特制的锤头轻击焊接区域,减小低碳贝氏体薄壁结构件在增材过程后所产生的残余应力,提高结构件的抗疲劳能力。
经测试,如图4所示,薄壁结构件的抗拉强度为766.11Mpa,屈服极限为626.29Mpa。
实施例5
一种制造低碳贝氏体钢的方法:
步骤1:按质量百分比分别称取硅粉10.8%,锰粉23.8%,镍粉1.85%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉1.18%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的所有原料混合均匀,置于管式炉中,持续通入氩气,并在250℃下保温2h;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上,通过成型机的压槽将低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末放入U型槽中,药芯粉末的填充率控制在15wt%,然后用成型机使U型槽碾压闭合,用丙酮或无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.18mm,用蘸有丙酮或无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,最终将焊丝盘成圆盘、密封包装,得到增材制造用低碳贝氏体钢丝材。
步骤4:将制备好的金属型药芯焊丝装入全自动焊接机器,使用MAG焊,设置焊接电流为150A,焊接电压为20V,焊接速度为0.23m/min,保护气体为80%Ar+20%CO2,每层焊枪提升5mm,进行低碳贝氏体钢薄壁结构件的打印;
步骤5:增材制造完成后,用特制的锤头轻击焊接区域,减小低碳贝氏体薄壁结构件在增材过程后所产生的残余应力,提高结构件的抗疲劳能力。
经测试,如图5所示,薄壁结构件的抗拉强度为743.33Mpa,屈服极限为624.20Mpa。
实施例6
一种制造低碳贝氏体钢的方法:
步骤1:按质量百分比分别称取硅粉12%,锰粉25.6%,镍粉2.54%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉0.9%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;
步骤2:将步骤1称取的所有原料混合均匀,置于管式炉中,持续通入氩气,并在250℃下保温2h;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的低碳钢钢带放置在焊丝成型机的放带机上,通过成型机的压槽将低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末放入U型槽中,药芯粉末的填充率控制在15wt%,然后用成型机使U型槽碾压闭合,用丙酮或无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.18mm,用蘸有丙酮或无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,最终将焊丝盘成圆盘、密封包装,得到增材制造用低碳贝氏体钢丝材。
步骤4:将制备好的金属型药芯焊丝装入全自动焊接机器,使用MAG焊,设置焊接电流为150A,焊接电压为20V,焊接速度为0.23m/min,保护气体为80%Ar+20%CO2,每层焊枪提升5mm,进行低碳贝氏体钢薄壁结构件的打印;
步骤5:增材制造完成后,用特制的锤头轻击焊接区域,减小低碳贝氏体薄壁结构件在增材过程后所产生的残余应力,提高结构件的抗疲劳能力。
经测试,如图6所示,薄壁结构件的抗拉强度为740.4Mpa,屈服极限为623.87Mpa。
本发明的第二种技术方案,所采用的药芯焊丝与实心焊丝相比,药芯焊丝通过钢皮里面的药芯在焊接过程中将合金元素过渡到焊缝中,因此调整合金成份的含量很方便,实芯焊丝每调整一次合金成分需要重新冶炼;实芯焊丝在拉拔过程中,有的钢锭拉拔性很差,不易拉拔成所需要的焊丝;
采用MAG焊提供热源,与CO2气体保护焊相比,MAG焊电弧稳定,熔滴过渡稳定,焊接飞溅少,焊缝成形性好;与TIG焊相比,MAG焊采用焊丝作为电极,焊丝和电流密度大,焊丝熔化效率高,焊接变形小,生产率高,适合自动化生产。TIG焊在焊接过程中钨级有少量的的熔化和蒸发,钨微粒进入熔池会造成夹钨,影响焊接质量,且TIG焊承载电流有限,电弧容易扩展,不易集中,焊缝的熔深较小;
基于MAG焊,使用金属型药芯焊丝为原料成型低碳贝氏体钢,具有以下优点:焊缝金属熔敷率高,生产效率高,结构件成形性好,焊缝中不易产生夹渣,且成本较低,适合自动化生产;焊接过程中飞溅小,熔滴过渡稳定。

Claims (8)

1.一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝,其特征在于,制造低碳贝氏体钢的焊丝包括低碳钢钢皮和金属药芯,所述金属药芯成分由以下成分组成:硅粉6%~12%,锰粉23%~25%,镍粉1.85%~3%,铌粉0.45%,钛粉0.2%,硼粉0.1%,钼粉0.9%~2.3%,氧化镧0.2%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%。
2.如权利要求1所述的一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝,其特征在于,所述金属型药芯焊丝的填充率以15wt%计算。
3.一种制造低碳贝氏体钢的方法,其特征在于,具体实施步骤如下:
步骤1,根据权利要求1所述的组分成分称量焊丝合金粉;
步骤2,将步骤1称量好的合金粉通过逐级减径的方式制备焊丝;
步骤3,将步骤2制备好的焊丝安装于焊接机器,并规划焊接路径、确定层高并编写程序输入至焊接机器中;
步骤4,运行焊接机器命令,采用MAG焊为热源进行增材制造;
步骤5,增材制造完成后,多次锤击焊接成型的部件。
4.如权利要求3所述的一种制造低碳贝氏体钢的方法,其特征在于,所成型的部件的类型为低碳贝氏体钢薄壁结构件。
5.如权利要求3所述的一种制造低碳贝氏体钢的方法,其特征在于,所述步骤2制备焊丝的具体按照如下步骤实施:
步骤2.1,将步骤1称量好的药芯合金粉干燥;通过成型机的压槽将低碳钢钢带轧制成U型槽;
步骤2.2,将所述干燥完成的焊丝合金粉放入U型槽中并用成型机使U型槽碾压闭合成初级焊丝;
步骤2.3,先将初级焊丝用丙酮或无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为目标直径尺寸,再用蘸有丙酮或无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,最终将焊丝盘成圆盘并密封包装。
6.如权利要求4所述的一种制造低碳贝氏体钢的方法,其特征在于,所述步骤2.1具体为:将药芯合金粉混匀后置于管式炉中加热干燥后并炉冷至室温;加热干燥时持续通入氩气、保温温度为200℃~300℃,保温时间为2h~3h。
7.如权利要求4所述的一种制造低碳贝氏体钢的方法,其特征在于,所述步骤2.3的目标直径尺寸为1.18mm。
8.如权利要求3所述的一种制造低碳贝氏体钢的方法,其特征在于,所述步骤4的焊接工艺的具体参数为:焊接速度为0.21m/min~0.25m/min;每层焊枪提升4mm~6mm;保护气体为80%Ar+20%CO2
CN202010067401.4A 2020-01-20 2020-01-20 增材制造低碳贝氏体钢的焊丝及制造低碳贝氏体钢的方法 Pending CN111098059A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010067401.4A CN111098059A (zh) 2020-01-20 2020-01-20 增材制造低碳贝氏体钢的焊丝及制造低碳贝氏体钢的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010067401.4A CN111098059A (zh) 2020-01-20 2020-01-20 增材制造低碳贝氏体钢的焊丝及制造低碳贝氏体钢的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111098059A true CN111098059A (zh) 2020-05-05

Family

ID=70427561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010067401.4A Pending CN111098059A (zh) 2020-01-20 2020-01-20 增材制造低碳贝氏体钢的焊丝及制造低碳贝氏体钢的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111098059A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111992923A (zh) * 2020-07-22 2020-11-27 西安理工大学 一种金属型药芯焊丝及制备奥氏体不锈钢结构件的方法
CN113042927A (zh) * 2021-04-22 2021-06-29 西安理工大学 一种低合金钢-不锈钢复合管及其制备方法
CN115365698A (zh) * 2022-08-26 2022-11-22 西安理工大学 基于3d打印技术的舰船零部件壳体制造方法及所用丝材

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001355039A (ja) * 2000-06-09 2001-12-25 Nippon Steel Corp 溶接部の低温靱性に優れた超高強度鋼管及びその製造方法
CN102162061A (zh) * 2010-02-23 2011-08-24 宝山钢铁股份有限公司 一种高强韧低碳贝氏体型厚钢板及其制造方法
CN102363856A (zh) * 2011-08-31 2012-02-29 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种稀土处理的高强高韧耐蚀钢板及其制备方法
CN103334053A (zh) * 2009-02-06 2013-10-02 杰富意钢铁株式会社 耐屈曲性及焊接热影响部韧性优良的低温用高强度钢管的制造方法
CN108672977A (zh) * 2018-07-25 2018-10-19 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 一种增材制造用金属粉芯型药芯焊丝及其焊接方法
CN110170764A (zh) * 2019-05-23 2019-08-27 南京航空航天大学 一种模具增材再制造打底用药芯焊丝及其应用
CN110238558A (zh) * 2019-06-13 2019-09-17 华中科技大学 电弧熔丝增材制造多向钢节点的金属粉芯丝材及制备方法
CN110560681A (zh) * 2019-09-25 2019-12-13 华中科技大学 一种金属型粉芯丝材、制备方法及应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001355039A (ja) * 2000-06-09 2001-12-25 Nippon Steel Corp 溶接部の低温靱性に優れた超高強度鋼管及びその製造方法
CN103334053A (zh) * 2009-02-06 2013-10-02 杰富意钢铁株式会社 耐屈曲性及焊接热影响部韧性优良的低温用高强度钢管的制造方法
CN102162061A (zh) * 2010-02-23 2011-08-24 宝山钢铁股份有限公司 一种高强韧低碳贝氏体型厚钢板及其制造方法
CN102363856A (zh) * 2011-08-31 2012-02-29 内蒙古包钢钢联股份有限公司 一种稀土处理的高强高韧耐蚀钢板及其制备方法
CN108672977A (zh) * 2018-07-25 2018-10-19 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 一种增材制造用金属粉芯型药芯焊丝及其焊接方法
CN110170764A (zh) * 2019-05-23 2019-08-27 南京航空航天大学 一种模具增材再制造打底用药芯焊丝及其应用
CN110238558A (zh) * 2019-06-13 2019-09-17 华中科技大学 电弧熔丝增材制造多向钢节点的金属粉芯丝材及制备方法
CN110560681A (zh) * 2019-09-25 2019-12-13 华中科技大学 一种金属型粉芯丝材、制备方法及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周振丰等: "《焊接冶金与金属焊接性》", 30 November 1988, 机械工业出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111992923A (zh) * 2020-07-22 2020-11-27 西安理工大学 一种金属型药芯焊丝及制备奥氏体不锈钢结构件的方法
CN111992923B (zh) * 2020-07-22 2022-03-29 西安理工大学 一种金属型药芯焊丝及制备奥氏体不锈钢结构件的方法
CN113042927A (zh) * 2021-04-22 2021-06-29 西安理工大学 一种低合金钢-不锈钢复合管及其制备方法
CN113042927B (zh) * 2021-04-22 2022-07-12 西安理工大学 一种低合金钢-不锈钢复合管及其制备方法
CN115365698A (zh) * 2022-08-26 2022-11-22 西安理工大学 基于3d打印技术的舰船零部件壳体制造方法及所用丝材
CN115365698B (zh) * 2022-08-26 2023-10-10 西安理工大学 基于3d打印技术的舰船零部件壳体制造方法及所用丝材

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111992923B (zh) 一种金属型药芯焊丝及制备奥氏体不锈钢结构件的方法
CN111098059A (zh) 增材制造低碳贝氏体钢的焊丝及制造低碳贝氏体钢的方法
CN112792479B (zh) X90管线钢用高强高韧气保焊实心焊丝及其制备方法
CN112935631B (zh) 药芯焊丝及其制备低合金钢/马氏体不锈钢结构件的方法
CN114905149B (zh) 一种涂层钢的激光填粉焊接及热处理方法
CN113042927B (zh) 一种低合金钢-不锈钢复合管及其制备方法
CN102310299A (zh) 一种适合于大线能量焊接用的埋弧焊药芯焊丝
CN112247399A (zh) 一种700MPa级免退火拉拔高强钢气保护实心焊丝
CN113458654A (zh) 超低温高锰钢焊丝、焊条及其制备方法
CN112917043A (zh) 用于x100管线钢焊接的气体保护焊焊丝及制备方法
CN114346512B (zh) 合金钢-不锈钢复合材料过渡层用焊丝及其制备方法
CN114669911A (zh) 一种9%Ni储罐钢用药芯气保焊丝及其制备、使用方法
CN112719692B (zh) 一种900MPa级高强钢气保护实心焊丝及其制备方法
CN112621016B (zh) 焊接用材料、焊接金属和电渣焊方法
CN1152767C (zh) 微钛硼高韧性气体保护焊丝
CN114248040B (zh) 一种工程机械用高强抗裂金属粉芯型药芯焊丝
CN113042928B (zh) 一种低合金钢管的制备方法
CN112917040B (zh) 一种适用于x80管线钢的低温相变药芯焊丝及制备方法
CN115210397B (zh) 焊接钢管及其制造方法
CN117415509A (zh) 金属型药芯焊丝及马氏体不锈钢结构件的增材制备方法
JP2000109946A (ja) レーザ溶接性に優れた造船用鋼板
CN103221564B (zh) 电子束焊接接头及电子束焊接用钢材和其制造方法
CN115647653B (zh) 一种高强管道钢焊接用盘条及制备方法
CN103221563A (zh) 电子束焊接接头及电子束焊接用钢材和其制造方法
CN112917042B (zh) 用于x80管线钢的高韧性气保护药芯焊丝及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200505