CN111360449B - 一种增材制造用药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法 - Google Patents
一种增材制造用药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111360449B CN111360449B CN202010244819.8A CN202010244819A CN111360449B CN 111360449 B CN111360449 B CN 111360449B CN 202010244819 A CN202010244819 A CN 202010244819A CN 111360449 B CN111360449 B CN 111360449B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- welding
- percent
- flux
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/3066—Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/368—Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/38—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area
- B23K35/383—Selection of media, e.g. special atmospheres for surrounding the working area mainly containing noble gases or nitrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
- B23K35/406—Filled tubular wire or rods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
- B23K9/044—Built-up welding on three-dimensional surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
- B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了增材制造用药芯焊丝,焊丝包括药芯和钢皮,药芯按质量百分比由以下组分组成:锰铁粉2.00%~3.83%,镍粉16.95%~20.85%,铬粉8.35%~11.65%,钼粉1.05%~3.00%,钒铁粉0.90%~1.62%,硼粉0.05%~0.10%,钛铁粉2.16%~10.82%,硅铁粉0.5%~1.5%,铝镁粉0.50%~1.00%,稀土元素0.80%~1.00%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%,该药芯焊丝为风机叶轮用低合金钢电弧增材制造焊丝;还公开了低合金高强钢制备方法;该药芯焊丝综合力学性能优良,低合金高强钢采用增材制造的方式既能满足力学性能要求又高效便捷。
Description
技术领域
本发明属于电弧增材制造领域,具体涉及一种增材制造用药芯焊丝,还涉及一种低合金高强钢的制备方法。
背景技术
近年来,增材制造技术发展迅速,成为制造领域发展的一大重要方向,世界各国纷纷将增材制造技术看作未来产业发展的新增长点。相比传统制造方法,增材制造技术优势明显,不仅解决了传统方法制造周期长、材料浪费严重等问题,并且将加工制造成本大幅降低,成为复杂零件制造的新方法。目前,在金属零件增材制造领域,电弧、激光、电子束、等离子等增材制造工艺均能够较好的实现零件制造成型,但受制于原材料的研发进展,一些合金钢、不锈钢均无法实现增材制造,这也成为了目前限制增材制造技术发展的一大阻碍。
低合金高强钢既具有较高的强度,又具有良好的塑性和韧性,通常用于制造承受载荷较高、截面较大的重要部件,例如风机叶轮、主轴和发电机转子等,低合金高强钢增材制造用药芯焊丝目前在国内市场属于空白,从而导致与其相关的零部件制造仅能采用传统减材制造方法,材料浪费严重。因此,研制出一种低合金高强钢增材制造用药芯焊丝,并进行低合金高强钢电弧增材制造,对于我国大型风机、转子制造企业具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种增材制造用药芯焊丝,可以实现利用药芯焊丝增材制造力学性能优良的低合金高强钢。
本发明的第二目的是提供一种低合金高强钢制备方法。
本发明所采用的第一种技术方案是,一种增材制造用药芯焊丝,药芯焊丝包括药芯和钢皮,药芯按质量百分比由以下组分组成:锰铁粉2.00%~3.83%,镍粉16.95%~20.85%,铬粉8.35%~11.65%,钼粉1.05%~3.00%,钒铁粉0.90%~1.62%,硼粉0.05%~0.10%,钛铁粉2.16%~10.82%,硅铁粉0.5%~1.5%,铝镁粉0.50%~1.00%,稀土元素0.80%~1.00%,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,
钢皮材料为Q235A低碳钢。
药芯粉末的填充量为15wt%~20wt%。
本发明采用的第二种技术方案是,一种低合金高强钢制备方法,采用一种增材制造用药芯焊丝制备低合金高强钢,具体实施步骤如下:
步骤1:称量锰铁粉2.00%~3.83%,镍粉16.95%~20.85%,铬粉8.35%~11.65%,钼粉1.05%~3.00%,钒铁粉0.90%~1.62%,硼粉0.05%~0.10%,钛铁粉2.16%~10.82%,硅铁粉0.5%~1.5%,铝镁粉0.50%~1.00%,稀土元素0.80%~1.00%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;然后将称量好的原料粉末均匀混合并烘干;
步骤2:首先将Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽并将步骤1得到的药芯粉末填入U型槽中;其次用成型机使U型槽碾压闭合得到粗焊丝;然后用无水乙醇将粗焊丝擦拭干净再进行拉拔成细焊丝;最后用蘸有无水乙醇的棉布擦拭细焊丝上的油污,得到增材制造用药芯焊丝;
步骤3:将步骤2得到的药芯焊丝安装于焊接装置中,进行逐层焊制并冷却,焊制完成后得到低合金高强钢。
本发明的第二种技术方案的特点还在于,
步骤1的烘干具体为将原料粉末置于真空烘干炉中烘干,烘干温度为240℃~260℃,烘干时间为2h~3h。
步骤3中的焊制工艺参数为:焊接电流为190A~210A,焊接电压为22V~26V,焊接速度为0.20m/min~0.25m/min。
步骤3的焊接工艺采用熔化极气体保护焊,保护气体为90%Ar+10%CO2气体。
步骤3的焊制方式采用单道沉积或摆弧沉积。
步骤3冷却采用层间自然冷却,层间温度控制在100℃~200℃之间,每层层高2.5mm~4mm。
本发明第一种技术方案,一种增材制造用药芯焊丝具有至少以下有益效果:
一是,相比采用实心焊丝,本发明的增材制造用药芯焊丝为金属型药芯焊丝,生产过程简单,成分控制更加容易,焊丝生产周期短,该金属型药芯焊丝进行增材制造生产周期短,熔覆效率高;
二是,本发明的药芯焊丝中的锰铁在焊接过程中脱氧、脱硫,放热并加快反应速度,提高焊缝的强度和硬度,其中锰为奥氏体稳定化元素,使奥氏体相变区移向较低的温度,从而使共析反应在较低的碳浓度和温度下进行,抑制其在较高温度下向多边形铁素体相变;钛作为先期脱氧元素,在堆积金属中能够形成TiO、MnO、MnS、Al2O3的复杂夹杂物,在固态相变时为针状铁素体提供形核核心,增加针状铁素体的含量,降低其韧脆转变温度,同时还能够在焊接过程中起到稳弧的作用,减小焊接过程中的飞溅,由于钛易于熔化,其在熔化过程中发生氧化反应,生成二氧化钛,保护熔敷金属免于氧化;药芯焊丝中加入锰铁元素、钛元素,具有高的强度以及良好的韧性;
三是,本发明药芯焊丝适用于电弧增材制造,成形过程稳定,焊接烟尘较小。
本发明的第二种技术方案,一种低合金高强钢制备方法具有至少以下有益效果:
一是,采用该药芯焊丝增材制造低合金高强钢,药芯焊丝适用于由机床或者焊接机器人搭建的电弧增材制造平台,能够实现快速制造,制造效率高的同时可根据零件形状编程进行打印,有效提高材料的利用率;同时,相比传统铸锭、锻造过程,在加快制造速度的同时能够大幅度降低制造成本;
二是,采用药芯焊丝制备低合金高强钢,焊接时焊道表面会形成一层氧化皮保护层,能够有效保护堆焊焊缝,且氧化层易于去除,将氧化皮用钢丝刷刷掉,焊缝表面光亮,无气孔夹渣等缺陷,成形良好,堆焊效果良好;
三是,采用药芯焊丝制备低合金高强钢,焊接时采用MAG焊接方法,保护气体采用90%Ar+10%CO2气体,能够较大程度降低焊接过程中的飞溅,同时少量的活性气体能够有效促进焊丝中的氧化物形成元素在焊缝中形成氧化物。
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。
本发明的第一种技术方案是,一种增材制造用药芯焊丝,药芯焊丝包括药芯和钢皮,药芯按质量百分比由以下组分组成:锰铁粉2.00%~3.83%,镍粉16.95%~20.85%,铬粉8.35%~11.65%,钼粉1.05%~3.00%,钒铁粉0.90%~1.62%,硼粉0.05%~0.10%,钛铁粉2.16%~10.82%,硅铁粉0.5%~1.5%,铝镁粉0.50%~1.00%,稀土元素0.80%~1.00%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;钢皮材料为Q235A低碳钢;药芯粉末的填充量为15wt%~20wt%。
药芯焊丝中各组分的作用和功能如下:
锰铁在焊接过程中脱氧、脱硫,放热并加快反应速度,提高焊缝的强度和硬度,其中锰为奥氏体稳定化元素,使奥氏体相变区移向较低的温度,从而使共析反应在较低的碳浓度和温度下进行,抑制其在较高温度下向多边形铁素体相变;
钛作为先期脱氧元素,在堆积金属中能够形成TiO、MnO、MnS、Al2O3的复杂夹杂物,在固态相变时为针状铁素体提供形核核心,增加针状铁素体的含量,降低其韧脆转变温度,同时还能够在焊接过程中起到稳弧的作用,减小焊接过程中的飞溅。由于钛易于熔化,其在熔化过程中发生氧化反应,生成二氧化钛,保护熔敷金属免于氧化;同时,钛与锰等合金元素能够形成复合型氧化物,该类型的夹杂物能够作为针状铁素体的形核质点,促进针状铁素体的形核,即“氧化物冶金”;
镍是一种可以在奥氏体中无限固溶,是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,且较低的相转变温度也可以保证均匀细小的针状铁素体析出,所以,镍是一种可以促进奥氏体含量并且改善成形件韧性的元素;
铬对强度的提高有一定的作用,可以使钢在具有氧化性的介质中产生一种与基体组织牢固结合的铬铁氧化物的钝化膜,铬对强度的影响表现为适量的铬元素能提高焊缝金属的强韧性;
钼能提高钢的强度、硬度,细化晶粒,防止回火脆性和过热倾向,提高高温强度、蠕变强度及持久强度,且能够推迟先共析铁素体转变而有利于形成贝氏体结构,少量加入即能够大大提高熔敷金属的强度。
钒可脱氧、脱氮,提高高温强度,限制加热时晶粒的长大,提高钢的密度,促使晶粒细化,提高机械强度,能够促进碳化物的形成。
硼在钢中的作用主要是增加钢的淬透性,从而使钢在回火后的综合性能有所提升,因而能够极大改善由于增材制造的特殊热循环和积累过程造成的力学性能下降问题;
硅作为强氧化物形成元素,能够形成氧化物夹杂,作为铁素体非均匀形核质点,改善堆积金属的韧性;
铝镁合金混合脱氧的方式,能够有限解决镁粉易燃易爆,影响焊丝工艺性能的问题,使焊接电弧更加平稳,同时镁元素能够促进硅、锰等元素向焊缝金属中的过渡过程,有利于熔滴以喷射过渡的方式进入熔池;
稀土元素的加入能够起到变质及净化作用。
本发明的第二种技术方案是,一种低合金高强钢制备方法,采用一种增材制造用药芯焊丝制备低合金高强钢,具体实施步骤如下:
步骤1:称量锰铁粉2.00%~3.83%,镍粉16.95%~20.85%,铬粉8.35%~11.65%,钼粉1.05%~3.00%,钒铁粉0.90%~1.62%,硼粉0.05%~0.10%,钛铁粉2.16%~10.82%,硅铁粉0.5%~1.5%,铝镁粉0.50%~1.00%,稀土元素0.80%~1.00%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;然后将称量好的原料粉末步骤1的烘干具体为将原料粉末置于真空烘干炉中烘干,烘干温度为240℃~260℃,烘干时间为2h~3h;
步骤2:首先将Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽并将步骤1得到的药芯粉末填入U型槽中;其次用成型机使U型槽碾压闭合得到粗焊丝;然后用无水乙醇将粗焊丝擦拭干净再进行拉拔成细焊丝;最后用蘸有无水乙醇的棉布擦拭细焊丝上的油污,得到增材制造用药芯焊丝;
步骤3:将步骤2得到的药芯焊丝安装于焊接装置中,采用熔化极气体保护焊,采用单道沉积或摆弧沉积,保护气体为90%Ar+10%CO2气体;采用层间自然冷却,层间温度控制在100℃~200℃之间,每层层高2.5mm~4mm;焊制工艺参数为:焊接电流为190A~210A,焊接电压为22V~26V,焊接速度为0.20m/min~0.25m/min;焊制完成后得到低合金高强钢。
实施例1
步骤1:按质量百分比分别称取锰铁粉2.00%,镍粉20.0%,铬粉9.0%,钼粉1.50%,钒铁粉1.62%,硼粉0.08%,钛铁粉2.16%,硅铁粉1.5%,铝镁粉0.50%,稀土元素0.90%,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,置于真空烘干炉中烘干,烘干温度为240℃~260℃℃,烘干时间为2h,得到药芯粉末;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的Q235A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Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末填入U型槽中,药芯粉末的填充率控制在18wt%,然后用成型机使U型槽碾压闭合,用无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm,用蘸有无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,得到低合金高强钢电弧增材制造用药芯焊丝;
步骤4:采用制得的药芯焊丝进行电弧增材制造,增材制造焊制时采用熔化极气体保护焊,采用单道沉积或摆弧沉积,保护气体为90%Ar+10%CO2气体;制造过程工艺参数为:焊接电流为190~210A,焊接电压为22~26V,焊接速度0.22m/min,层间进行自然冷却,层间温度控制在100~200℃之间,实际测量每层层高为3~4mm;
堆积一高约70mm,长约200mm的薄壁零件进行力学性能测试。经测试,成形件的抗拉强度为826Mpa,屈服强度为703Mpa,冲击功为26J,强度达到锻件退火态70%以上,冲击功接近锻件退火态水平,其微观组织如图1所示,微观组织为马氏体+针状铁素体,组织较均匀,具有较好的强韧性;从微观组织及力学性能测试均能说明本发明的低合金高强钢的力学性能优良,适合用于风机叶轮。
实施例2
步骤1:按质量百分比分别称取锰铁粉3.83%,镍粉16.95%,铬粉11.65%,钼粉2.50%,钒铁粉1.40%,硼粉0.05%,钛铁粉3.90%,硅铁粉1.0%,铝镁粉0.70%,稀土元素1.0%,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,置于烘干炉中烘干,烘干温度为240℃~260℃,烘干时间为3h,得到药芯粉末;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的Q235A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Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末填入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,用无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm,用蘸有无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,得到低合金高强钢电弧增材制造用药芯焊丝;
步骤4:采用制得的药芯焊丝进行电弧增材制造,增材制造焊制时采用熔化极气体保护焊,采用单道沉积或摆弧沉积,保护气体为90%Ar+10%CO2气体;制造过程工艺参数为:焊接电流为200~220A,焊接电压为21~26V,焊接速度0.25m/min,层间进行自然冷却,层间温度控制在100~200℃之间,实际测量每层层高为2.5~4mm。
堆积一高约70mm,长约200mm的薄壁零件进行力学性能测试。经测试,成形件的抗拉强度为766Mpa,屈服强度为589Mpa,冲击功为28J,强度接近退火态锻件70%,冲击功达到退火态锻件水平,其微观组织如图2所示,微观组织为马氏体+针状铁素体,组织较均匀,具有较好的强韧性;从微观组织及力学性能测试均能说明本发明的低合金高强钢的力学性能优良,适合用于风机叶轮。
实施例3
步骤1:按质量百分比分别称取锰铁粉3.0%,镍粉18.0%,铬粉8.35%,钼粉3.00%,钒铁粉1.30%,硼粉0.10%,钛铁粉5.62%,硅铁粉0.50%,铝镁粉0.85%,稀土元素0.90%,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,置于烘干炉中烘干,烘干温度为240℃~260℃,烘干时间为3h,得到药芯粉末;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的Q235A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Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末填入U型槽中,药芯粉末的填充率控制在20wt%,然后用成型机使U型槽碾压闭合,用无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm,用蘸有无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,得到低合金高强钢电弧增材制造用药芯焊丝;
步骤4:采用制得的药芯焊丝进行电弧增材制造,增材制造焊制时采用熔化极气体保护焊,采用单道沉积或摆弧沉积,保护气体为90%Ar+10%CO2气体;制造过程工艺参数为:焊接电流为190~210A,焊接电压为21~24V,焊接速度0.20m/min,层间进行自然冷却,层间温度控制在100~200℃之间,实际测量每层层高为3~4mm。
堆积一高约70mm,长约200mm的薄壁零件进行力学性能测试。经测试,成形件的抗拉强度为836Mpa,屈服强度为645Mpa,冲击功为26J,强度达到退火态锻件70%以上,冲击功接近退火态锻件水平,其微观组织如图3所示,微观组织为马氏体+针状铁素体,组织较均匀且细小,具有较好的强韧性;从微观组织及力学性能测试均能说明本发明的低合金高强钢的力学性能优良,适合用于风机叶轮。
实施例4
步骤1:按质量百分比分别称取锰铁粉2.50%,镍粉20.85%,铬粉10.70%,钼粉1.05%,钒铁粉1.10%,硼粉0.05%,钛铁粉7.35%,硅铁粉1.0%,铝镁粉1.0%,稀土元素0.8%,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,置于烘干炉中烘干,烘干温度为240℃~260℃,烘干时间为3h,得到药芯粉末;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的Q235A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Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末填入U型槽中,药芯粉末的填充率控制在18wt%,然后用成型机使U型槽碾压闭合,用无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm,用蘸有无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,得到低合金高强钢电弧增材制造用药芯焊丝;
步骤4:采用制得的药芯焊丝进行电弧增材制造,增材制造焊制时采用熔化极气体保护焊,采用单道沉积或摆弧沉积,保护气体为90%Ar+10%CO2气体;制造过程工艺参数为:焊接电流为180~210A,焊接电压为22~26V,焊接速度0.23m/min,层间进行自然冷却,层间温度控制在100~200℃之间,实际测量每层层高为3~4mm;
堆积一高约70mm,长约200mm的薄壁零件进行力学性能测试。经测试,成形件的抗拉强度为785Mpa,屈服强度为595Mpa,冲击功为30J,强度接近退火态锻件70%左右,冲击功达到退火态锻件水平,其微观组织如图4所示,微观组织为马氏体+针状铁素体,组织较均匀,具有较好的强韧性;从微观组织及力学性能测试均能说明本发明的低合金高强钢的力学性能优良,适合用于风机叶轮。
实施例5
步骤1:按质量百分比分别称取锰铁粉3.50%,镍粉19.0%,铬粉11.65%,钼粉2.75%,钒铁粉0.92%,硼粉0.08%,钛铁粉10.82%,硅铁粉1.20%,铝镁粉0.85%,稀土元素090%,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,置于烘干炉中烘干,烘干温度为240℃~260℃,烘干时间为3h,得到药芯粉末;
步骤3:将宽度为7mm、厚度0.3mm的Q235A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Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽,将步骤2得到的药芯粉末填入U型槽中,药芯粉末的填充率控制在20wt%,然后用成型机使U型槽碾压闭合,用无水乙醇擦拭干净再进行拉拔至直径为1.2mm,用蘸有无水乙醇的棉布擦拭焊丝上的油污,得到低合金高强钢电弧增材制造用药芯焊丝;
步骤4:采用制得的药芯焊丝进行电弧增材制造,增材制造焊制时采用熔化极气体保护焊,采用单道沉积或摆弧沉积,保护气体为90%Ar+10%CO2气体;制造过程工艺参数为:焊接电流为180~210A,焊接电压为21~24V,焊接速度0.22m/min,层间进行自然冷却,层间温度控制在100~200℃之间,实际测量每层层高为3~4mm。
堆积一高约70mm,长约200mm的薄壁零件进行力学性能测试。经测试,成形件的抗拉强度为810Mpa,屈服强度为659Mpa,冲击功为26J,强度达到退火态锻件70%以上,冲击功接近退火态锻件水平,其微观组织如图5所示,微观组织为马氏体+针状铁素体,组织较均匀,具有较好的强韧性;从微观组织及力学性能测试均能说明本发明的低合金高强钢的力学性能优良,适合用于风机叶轮。
Claims (7)
1.一种增材制造用药芯焊丝,其特征在于,药芯焊丝包括药芯和钢皮,所述药芯按质量百分比由以下组分组成:锰铁粉2.00%~3.83%,镍粉16.95%~20.85%,铬粉8.35%~11.65%,钼粉1.05%~3.00%,钒铁粉0.90%~1.62%,硼粉0.05%~0.10%,钛铁粉2.16%~10.82%,硅铁粉0.5%~1.5%,铝镁粉0.50%~1.00%,稀土元素0.80%~1.00%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;
所述钢皮材料为Q235A低碳钢;
所述药芯粉末的填充量为15wt%~20wt%。
2.一种低合金高强钢制备方法,其特征在于,采用如权利要求1所述的一种增材制造用药芯焊丝制备低合金高强钢,具体实施步骤如下:
步骤1:称量锰铁粉2.00%~3.83%,镍粉16.95%~20.85%,铬粉8.35%~11.65%,钼粉1.05%~3.00%,钒铁粉0.90%~1.62%,硼粉0.05%~0.10%,钛铁粉2.16%~10.82%,硅铁粉0.5%~1.5%,铝镁粉0.50%~1.00%,稀土元素0.80%~1.00%,其余为铁粉,以上组分质量百分比之和为100%;然后将称量好的原料粉末均匀混合并烘干;
步骤2:首先将Q235A低碳钢钢带轧制成U型槽并将步骤1得到的药芯粉末填入U型槽中;其次用成型机使U型槽碾压闭合得到粗焊丝;然后用无水乙醇将粗焊丝擦拭干净再进行拉拔成细焊丝;最后用蘸有无水乙醇的棉布擦拭细焊丝上的油污,得到增材制造用药芯焊丝;
步骤3:将步骤2得到的药芯焊丝安装于焊接装置中,进行逐层焊制并冷却,焊制完成后得到低合金高强钢。
3.如权利要求2所述的一种低合金高强钢制备方法,其特征在于,步骤1的烘干具体为将原料粉末置于真空烘干炉中烘干,烘干温度为240℃~260℃,烘干时间包括2h~3h。
4.如权利要求2所述的一种低合金高强钢制备方法,其特征在于,所述步骤3中的焊制工艺参数为:焊接电流为190A~210A,焊接电压为22V~26V,焊接速度为0.20m/min~0.25m/min。
5.如权利要求2所述的一种低合金高强钢制备方法,其特征在于,所述步骤3的焊制工艺采用熔化极气体保护焊,保护气体为90%Ar+10%CO2气体。
6.如权利要求2所述的一种低合金高强钢制备方法,其特征在于,所述步骤3的焊制方式采用单道沉积或摆弧沉积。
7.如权利要求2所述的一种低合金高强钢制备方法,其特征在于,所述步骤3的冷却工艺采用层间自然冷却,层间温度控制在100℃~200℃之间,每层层高2.5mm~4mm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010244819.8A CN111360449B (zh) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 一种增材制造用药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010244819.8A CN111360449B (zh) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 一种增材制造用药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111360449A CN111360449A (zh) | 2020-07-03 |
CN111360449B true CN111360449B (zh) | 2022-04-01 |
Family
ID=71200972
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010244819.8A Active CN111360449B (zh) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 一种增材制造用药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111360449B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112935631B (zh) * | 2021-03-22 | 2023-02-03 | 西安理工大学 | 药芯焊丝及其制备低合金钢/马氏体不锈钢结构件的方法 |
CN113042928B (zh) * | 2021-04-22 | 2023-01-10 | 西安理工大学 | 一种低合金钢管的制备方法 |
CN113322407B (zh) * | 2021-05-28 | 2021-12-07 | 西安建筑科技大学 | 一种氧化物强化低活化钢及其制造方法 |
CN114310027B (zh) * | 2021-12-21 | 2023-08-15 | 西安理工大学 | Cr-Ni-Mo系药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法 |
CN114871624B (zh) * | 2022-06-09 | 2023-04-18 | 上海工程技术大学 | 一种铁路货车车轮增材制造用药芯焊丝及其制备方法 |
CN115319106B (zh) * | 2022-08-26 | 2024-02-27 | 西安理工大学 | 基于电弧增材制造变压器用法兰所用的粉芯丝材及方法 |
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 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6233094A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-13 | Daido Steel Co Ltd | 溶接用フラツクス入りワイヤ |
KR100738726B1 (ko) * | 2005-03-31 | 2007-07-12 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 저합금강 용접 금속 및 플럭스 함유 와이어 |
CN101164732A (zh) * | 2006-10-19 | 2008-04-23 | 株式会社神户制钢所 | 低合金耐热钢用气体保护弧焊用药芯焊丝 |
CN106271201A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 北京智双科技发展有限公司 | 一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧药芯焊丝 |
CN108555478A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-09-21 | 西安理工大学 | 25Cr2Ni4MoV合金钢与G520不锈钢焊接用金属型药芯焊丝及其制备方法 |
CN109317860A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-02-12 | 西安理工大学 | 25CrNiMoV合金钢用金属型药芯焊丝及制备方法 |
CN110421230A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-08 | 沈阳大学 | 一种超高强度双相钢cmt电弧增材制造工艺 |
-
2020
- 2020-03-31 CN CN202010244819.8A patent/CN111360449B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6233094A (ja) * | 1985-07-31 | 1987-02-13 | Daido Steel Co Ltd | 溶接用フラツクス入りワイヤ |
KR100738726B1 (ko) * | 2005-03-31 | 2007-07-12 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 저합금강 용접 금속 및 플럭스 함유 와이어 |
CN101164732A (zh) * | 2006-10-19 | 2008-04-23 | 株式会社神户制钢所 | 低合金耐热钢用气体保护弧焊用药芯焊丝 |
CN106271201A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 北京智双科技发展有限公司 | 一种用于焊接抗拉强度大于800MPa的合金结构钢用埋弧药芯焊丝 |
CN108555478A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-09-21 | 西安理工大学 | 25Cr2Ni4MoV合金钢与G520不锈钢焊接用金属型药芯焊丝及其制备方法 |
CN109317860A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-02-12 | 西安理工大学 | 25CrNiMoV合金钢用金属型药芯焊丝及制备方法 |
CN110421230A (zh) * | 2019-08-08 | 2019-11-08 | 沈阳大学 | 一种超高强度双相钢cmt电弧增材制造工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111360449A (zh) | 2020-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111360449B (zh) | 一种增材制造用药芯焊丝及低合金高强钢的制备方法 | |
CN103160745B (zh) | 一种核聚变堆用大吨级高Ta低活化马氏体钢及其制造方法 | |
CN109706391A (zh) | 一种60公斤级高强焊丝用热轧盘条及其生产方法 | |
CN101905395B (zh) | Fv520(b)不锈钢焊接用低氢碱性焊条 | |
CN107649798B (zh) | 25Cr2Ni4MoV钢用金属型药芯焊丝及制备方法 | |
CN101733580A (zh) | 一种800MPa级高强度高韧性气体保护焊丝 | |
Pal et al. | Effect of nano size TiO 2 particles on mechanical properties of AWS E 11018M type electrode | |
CN101913034B (zh) | 一种fv520(b)不锈钢手工电弧焊接用低氢碱性焊条 | |
CN103433642B (zh) | 1Ni9低温钢焊接用低氢碱性焊条及其制备方法 | |
CN110253173A (zh) | 一种奥氏体不锈钢自保护电弧焊增材制造用粉芯焊丝 | |
CN106001988A (zh) | 一种具有高冲击性能的四代核电用马氏体耐热钢焊丝及其焊接工艺 | |
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 | |
CN112621016B (zh) | 焊接用材料、焊接金属和电渣焊方法 | |
CN106563888A (zh) | 一种高性价比埋弧焊焊丝及其生产方法 | |
CN105345315A (zh) | 一种适用于高钢级管道焊接的高Ni自保护药芯焊丝 | |
CN1152767C (zh) | 微钛硼高韧性气体保护焊丝 | |
CN112091473A (zh) | 一种Cr-Mo钢埋弧焊丝用线材及制造方法 | |
CN108544127A (zh) | 1Cr12NiW1MoV不锈钢和G520不锈钢焊接用气保护型药芯焊丝及其制备方法 | |
CN104928597B (zh) | 一种低镍铬不锈钢及其制造方法与应用 | |
CN114161024A (zh) | 一种金属粉型药芯焊丝及其制备方法和应用 | |
JP4438210B2 (ja) | 鋼材のレーザ溶接継手およびレーザ溶接方法 | |
CN104923963B (zh) | 一种气保焊丝及其生产方法 | |
CN109317861A (zh) | 25CrNiMoV气渣联合保护型药芯焊丝及制备方法 | |
CN110773903A (zh) | 适合超低热输入自动焊接的co2气体保护焊丝及其制造方法 | |
CN115091077B (zh) | 一种耐液态铅铋腐蚀的奥氏体不锈钢焊丝 |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |