CN114473152B - 一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法及装置 - Google Patents
一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114473152B CN114473152B CN202210209167.3A CN202210209167A CN114473152B CN 114473152 B CN114473152 B CN 114473152B CN 202210209167 A CN202210209167 A CN 202210209167A CN 114473152 B CN114473152 B CN 114473152B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plasma
- welding
- wire feeding
- wire
- polarity
- 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
- 229910018559 Ni—Nb Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 147
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 35
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 35
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 10
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 abstract description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 6
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 13
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 12
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 4
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- FEBJSGQWYJIENF-UHFFFAOYSA-N nickel niobium Chemical compound [Ni].[Nb] FEBJSGQWYJIENF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
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
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
- B23K9/167—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode
-
- 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
- B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
- B23K10/02—Plasma welding
-
- 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
- B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
- B23K9/067—Starting the arc
-
- 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
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/133—Means for feeding electrodes, e.g. drums, rolls, motors
-
- 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
- B23K9/24—Features related to electrodes
- B23K9/28—Supporting devices for electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种双送丝变极性等离子Ni‑Nb超合金的制备方法及装置，该方法主要是采用两个送丝机配合设置在焊枪起弧端两侧的送丝嘴，分别送入Ni焊丝与Nb焊丝，完成双送丝变极性等离子Ni‑Nb超合金的制备。该装置包括焊接机器人、焊接机器人控制柜、双送丝机构、工作台、变位器、CCD相机和红外测温仪，通过预设程序的设置，完成Ni焊丝与Nb焊丝通过等离子弧焊在基板上的增材制造。可以改善传统Ni‑Nb合金制造过程中的激光熔覆层容易开裂，粉末内部气孔不容易消除的问题，更容易获取不同比例质量分数的Ni‑Nb合金。
Description
技术领域
本发明属于电弧增材制造技术领域，主要涉及一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法及装置。
背景技术
作为增材制造技术的一种典型工艺，变极性等离子弧焊即不对称方波交流等离子弧焊，它综合了变极性TIG焊和等离子焊的优点，一方面，它的特征参数电流频率、电流幅度及正负半波导通时间比例可根据工艺要求灵活、独立调节，合理分配电弧能量，在满足工件熔化和自动去除工件表面氧化膜需要的同时，最大限度的降低钨电极的烧损。另一方面，有效利用等离子束流所具有的高能量密度、高射流速度、强电弧力的特性，在焊接过程中形成穿孔熔池。且其焊接变形小，生产率高，设备简单，成本低且气孔，夹渣等缺陷少，因此被广泛应用在各种领域，具有非常广阔的发展前景。
现在传统Ni-Nb(镍-铌)合金基本上都是由激光熔覆进行增材制造，其使用的原材料大多数为Ni单质粉末以及Nb单质粉末。而激光熔覆存在较大问题：于激光的能量输入高、温度梯度大、冷却速度快，熔池在冷却凝固过程中会产生较大的内应力，容易导致激光熔覆层开裂，且利用粉末作为原材料，所得增材件内部气孔不容易完全消除，且形状与尺寸容易遭到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金制备的方法及装置，以解决传统Ni-Nb合金制造过程中产生较大的内应力，容易导致激光熔覆层开裂，内部气孔不容易完全消除，形状与尺寸容易遭到限制的问题。
为了达到上述的目的，本发明提供了一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，包括如下步骤：
S1：将基板放入工作台，并将Ni焊丝和Nb焊丝分别放入第一送丝机和第二送丝机；
S2：将基板进行预热，启动焊接机器人以及焊接机器人上的等离子焊机，调整等离子焊枪两侧对称设置的第一送丝嘴和第二送丝嘴，并分别在第一送丝嘴和第二送丝嘴中接入Ni焊丝与Nb焊丝，使两个送丝嘴送出的丝材通过变极性等离子弧焊可以在同一个熔池中熔化；
S3：基板预热完成后，通过控制器设置变极性等离子弧焊的增材速度为2.5mm/s～3mm/s、增材电流大小正极为20A～35A、负极为40A～55A、等离子气流量为12L/min～24L/min、第一送丝嘴和第二送丝嘴分别与等离子焊枪起弧端的送丝角度为15～40°、第一送丝嘴与第二送丝嘴的送丝比例为1∶1.2～1∶1.5，送入保护气体，准备进行增材制造；
S4：焊接机器人带动等离子焊机移动到起弧点，焊接机器人按照设定好的轨迹移动，并带动等离子焊枪在基板进行起弧-缓升-增材-衰减-收弧；
其中，在所述增材期间，正极电流输出和负极电流输出间隔进行，正极电流输出的作用时长是负极电流输出的作用时长的2倍以上；
S5：重复步骤S4，直至完成增材制造；
S6：等离子焊枪熄弧，保护气停止送气，焊接机器人将等离子焊机移动到安全位置，完成双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备。
进一步地，所述正极电流作用时间为6min～9min，所述负极电流作用时间为1min～3min。
进一步地，所述起弧的正极电流小于所述收弧的正极电流。
进一步地，所述基板包括304不锈钢和Q235不锈钢。
进一步地，所述等离子弧焊的类型为非转移型、转移型或联合型其中的一种。
进一步地，所述等离子弧焊为双等离子弧或单等离子弧。
进一步地，所述保护气体为纯氮气或氮气与氩气的混合气体。
进一步地，所述基板的预热温度为800～1000℃。
进一步地，在步骤S5中，先采用变位器在高度方向上将增材件下移一个层高再重复步骤S4，直至完成增材制造。
为实现上述目的，本发明还提供一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法所用的装置，包括焊接机器人、焊接机器人控制柜、双送丝机构、工作台、变位器、CCD相机和红外测温仪，所述焊接机器人上设有与其相连的等离子焊机和等离子焊枪，所述焊接机器人与焊接机器人控制柜相连，所述双送丝机构包括所述第一送丝嘴、所述第二送丝嘴和送丝控制器，所述第一送丝嘴和所述第二送丝嘴对称设置在所述等离子焊枪的两侧，所述第一送丝嘴和第二送丝嘴分别与第一送丝机和第二送丝机相连，所述送丝控制器与所述第一送丝机和第二送丝机相连；所述变位器、CCD相机和红外测温仪设置在所述工作台上。
本发明所提供的一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法及装置，相比于现有技术具有以下优点：
1.采用双送丝，采用变极性等离子作为热源，可以改善传统Ni-Nb合金制造过程中的激光熔覆层容易开裂，粉末内部气孔不容易消除的问题。
2.由于采用双送丝，且送丝速度、送丝角度可以调节，故Ni，Nb的质量分数可以调整，更容易获取不同比例质量分数的Ni-Nb超合金。
附图说明
图1是本发明采用的变极性等离子弧正负极作用时间及电流大小示意图；
图2是本发明的装置进行增材加工时的示意图。
【附图标记说明】1-基板；2-增材方向；3-已增材部分；4-熔池；5-第一送丝嘴；501-第一送丝机；6-第二送丝嘴；601-第二送丝机；7-等离子焊枪；8-Ni焊丝；9-Nb焊丝；10-焊接机器人；101-等离子焊机；11-焊接机器人控制柜；111-焊机控制器；12-送丝控制器；13-工作台；14-变位器。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
在本发明中，当出现方位词时，对于方位词，是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
如图1和图2所示，为了改善传统Ni-Nb合金制造过程中产生的问题，避免Ni-Nb合金制造过程中产生较大的内应力、容易导致激光熔覆层开裂和内部气孔不容易完全消除的情况，且为了更容易获取不同比例质量分数的Ni-Nb超合金，本发明提供了一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法。
实施例1
一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，包括如下步骤：
S1：使用清洁物品对基板1进行清理，将清理后的基板1放入装有变位器的工作台13，并将Ni焊丝8和Nb焊丝9分别放入第一送丝机501和第二送丝机601，为制备做好准备；其中，清洁物品可为刷子、砂纸和丙酮，通过将基板1先经过刷子和砂纸进行机械清理后再使用丙酮对基板1表面的杂物和氧化物进行化学清理。
S2：通过工作台13上的陶瓷加热片将基板1进行预热，同时启动焊接机器人10以及焊接机器人10上的等离子焊机101，调整等离子焊枪7两侧对称设置的第一送丝嘴5和第二送丝嘴6，并分别在第一送丝嘴5和第二送丝嘴6中接入Ni焊丝8与Nb焊丝9，使两个送丝嘴送出的丝材通过变极性等离子弧焊可以在同一个熔池4中熔化。
S3：基板1预热到800℃，通过控制器设置变极性等离子弧焊的增材速度为2.5mm/s、增材电流大小正极为20A、负极为40A、等离子气流量为12L/min、第一送丝嘴5和第二送丝嘴6分别与等离子焊枪7起弧端的送丝角度为15°、第一送丝嘴5与第二送丝嘴6的送丝比例为1∶1.2，送入保护气体，准备进行增材制造。
S4：焊接机器人10带动等离子焊机101移动到起弧点，焊接机器人10按照设定好的轨迹移动，并带动等离子焊枪7在基板1进行起弧-缓升-增材-衰减-收弧；其中，在增材期间，正极电流输出和负极电流输出间隔进行，正极电流输出的作用时长是负极电流输出的作用时长的2倍以上。
S5：重复步骤S4，直至完成增材制造。优选地，先采用变位器在高度方向上将增材件下移一个层高再重复步骤S4，直至完成增材制造。
S6：等离子焊枪7熄弧，保护气停止送气，焊接机器人10将等离子焊机101移动到安全位置，完成双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备。
在该实施例中，上述双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备中，正极电流作用时间为6min，负极电流作用时间为1min；起弧的正极电流小于收弧的正极电流，其中起弧电流为10A，作用时长为20s，缓升电流为由10A到增材电流逐渐提高，作用时长为10s；衰减电流为由增材电流到15A逐渐减小，作用时间为10s，收弧电流大小为15A，作用时长为20s。
基板1材料可用304不锈钢，但不限于304不锈钢；等离子弧焊的类型可为非转移型，等离子弧焊可为双等离子弧，保护气体为纯氮气。
采用上述步骤以及焊接参数进行设置，可使得增材所得Ni-Nb超合金内部应力小、气孔夹渣有效减少和气孔缺陷减少，Ni-Nb丝材均匀的混合，从而可以实现低成本高效率的新型复合材质结构件的增材制造。
实施例2
一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，包括如下步骤：
S1：使用清洁物品对基板1进行清理，将清理后的基板1放入装有变位器的工作台13，并将Ni焊丝8和Nb焊丝9分别放入第一送丝机501和第二送丝机601，为制备做好准备；其中，清洁物品可为刷子、砂纸和丙酮，通过将基板1先经过刷子和砂纸进行机械清理后再使用丙酮对基板1表面的杂物和氧化物进行化学清理。
S2：通过工作台13上的陶瓷加热片将基板1进行预热，同时启动焊接机器人10以及焊接机器人10上的等离子焊机101，调整等离子焊枪7两侧对称设置的第一送丝嘴5和第二送丝嘴6，并分别在第一送丝嘴5和第二送丝嘴6中接入Ni焊丝8与Nb焊丝9，使两个送丝嘴送出的丝材通过变极性等离子弧焊可以在同一个熔池4中熔化。
S3：基板1预热到1000℃，通过控制器设置变极性等离子弧焊的增材速度为2.5mm/s、增材电流大小正极为20A、负极为40A、等离子气流量为12L/min、第一送丝嘴5和第二送丝嘴6分别与等离子焊枪7起弧端的送丝角度为15°、第一送丝嘴5与第二送丝嘴6的送丝比例为1∶1.2，送入保护气体，准备进行增材制造。
S4：焊接机器10人带动等离子焊机101移动到起弧点，焊接机器人10按照设定好的轨迹移动，并带动等离子焊枪7在基板1进行起弧-缓升-增材-衰减-收弧；其中，在增材期间，正极电流输出和负极电流输出间隔进行，正极电流输出的作用时长是负极电流输出的作用时长的2倍以上。
S5：重复步骤S4，直至完成增材制造。优选地，先采用变位器在高度方向上将增材件下移一个层高再重复步骤S4，直至完成增材制造。
S6：等离子焊枪7熄弧，保护气停止送气，焊接机器10人将等离子焊机101移动到安全位置，完成双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备。
在该实施例中，上述双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备中，正极电流作用时间为7.5min，负极电流作用时间为2min；起弧的正极电流小于收弧的正极电流，其中起弧电流为10A，作用时长为20s，缓升电流为由10A到增材电流逐渐提高，作用时长为10s；衰减电流为由增材电流到15A逐渐减小，作用时间为10s，收弧电流大小为15A，作用时长为20s。
基板1材料可用Q235不锈钢，但不限于Q235不锈钢；等离子弧焊的类型可为转移型，等离子弧焊可为单等离子弧，保护气体为纯氮气。
采用上述步骤以及焊接参数进行设置，可使得增材制造所得Ni-Nb超合金内部应力小、气孔夹渣有效减少和气孔缺陷减少，Ni-Nb丝材均匀的混合，从而可以实现低成本高效率的新型复合材质结构件的增材制造。
实施例3
一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，包括如下步骤：
S1：使用清洁物品对基板1进行清理，将清理后的基板1放入装有变位器的工作台13，并将Ni焊丝8和Nb焊丝9分别放入第一送丝机501和第二送丝机601，为制备做好准备；其中，清洁物品可为刷子、砂纸和丙酮，通过将基板1先经过刷子和砂纸进行机械清理后再使用丙酮对基板1表面的杂物和氧化物进行化学清理。
S2：通过工作台13上的陶瓷加热片将基板1进行预热，同时启动焊接机器人10以及焊接机器人10上的等离子焊机101，调整等离子焊枪7两侧对称设置的第一送丝嘴5和第二送丝嘴6，并分别在第一送丝嘴5和第二送丝嘴6中接入Ni焊丝8与Nb焊丝9，使两个送丝嘴送出的丝材通过变极性等离子弧焊可以在同一个熔池4中熔化。
S3：基板1预热到800℃后，通过控制器设置变极性等离子弧焊的增材速度为2.8mm/s、增材电流大小正极为25A、负极为45A、等离子气流量为18L/min、第一送丝嘴5和第二送丝嘴6分别与等离子焊枪7起弧端的送丝角度为25°、第一送丝嘴5与第二送丝嘴6的送丝比例为1∶1.3，送入保护气体，准备进行增材制造。
S4：焊接机器10人带动等离子焊机101移动到起弧点，焊接机器10人按照设定好的轨迹移动，并带动等离子焊枪7在基板1进行起弧-缓升-增材-衰减-收弧；其中，在增材期间，正极电流输出和负极电流输出间隔进行，正极电流输出的作用时长是负极电流输出的作用时长的2倍以上。
S5：重复步骤S4，直至完成增材制造。优选地，先采用变位器在高度方向上将增材件下移一个层高再重复步骤S4，直至完成增材制造。
S6：等离子焊枪7熄弧，保护气停止送气，焊接机器10人将等离子焊机101移动到安全位置，完成双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备。
在该实施例中，上述双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备中，正极电流作用时间为9min，负极电流作用时间为3min；起弧的正极电流小于收弧的正极电流，其中起弧电流为10A，作用时长为20s，缓升电流为由10A到增材电流逐渐提高，作用时长为10s；衰减电流为由增材电流到15A逐渐减小，作用时间为10s，收弧电流大小为15A，作用时长为20s。
基上述双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备中，基板11材料可用304不锈钢或Q235不锈钢，但不限于这两种材料；等离子弧焊的类型可为可为非转移型、转移型或联合型其中的一种，等离子弧焊可为双等离子弧或单等离子弧，保护气体为纯氮气或氮气与氩气的混合气体。
采用上述步骤以及焊接参数进行设置，可使得增材所得Ni-Nb超合金内部应力小、气孔夹渣有效减少和气孔缺陷减少，Ni-Nb丝材均匀的混合，从而可以实现低成本高效率的新型复合材质结构件的增材制造。
另外，根据上述实施例，本发明还提供一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法所用的装置，包括焊接机器人10、焊接机器人控制柜11、双送丝机构、工作台13、CCD相机和红外测温仪，焊接机器人10上设有与其相连的等离子焊机101和等离子焊枪7，焊接机器人10与焊接机器人控制柜11相连，双送丝机构包括第一送丝嘴5、第二送丝嘴6和送丝控制器12，第一送丝嘴5和第二送丝嘴6对称设置在等离子焊枪7的两侧，第一送丝嘴5和第二送丝嘴6分别与第一送丝机501和第二送丝机601相连，送丝控制器12与第一送丝机501和第二送丝机601相连；
CCD相机和红外测温仪设置在工作台13上，该CCD相机用于监控记录送丝增材时的过程，红外测温仪用于监控基板1在预热时，以及在等离子弧焊增材制造时的温度变化。
其中，焊接机器人控制柜11中包括等离子焊机控制器111。
通过两个送丝嘴设置在用于丝材等离子弧增材制造的等离子焊枪7的两侧，其控制方法主要是采用二个送丝机送进冷丝材，焊接机器人控制柜11与送丝控制器12相连，控制二个送丝机同步或交替送进，使得焊接机器人控制柜11同时控制送丝机构和等离子焊机101，实现送丝与电弧引燃的同步进行。该装置通过焊接机器人控制柜11控制送丝信号的不同，实现Ni焊丝8和Nb焊丝9的送丝的等离子弧增材制造，从而能够获取不同比例质量分数的Ni-Nb合金，让Ni-Nb丝材均匀的混合，从而可以实现低成本高效率的新型复合材质结构件的增材制造。
本发明所提供的一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法及装置，相比于现有技术具有以下优点：1.采用双送丝，采用变极性等离子作为热源，可以改善传统Ni-Nb合金制造过程中的激光熔覆层容易开裂，粉末内部气孔不容易消除的问题。2.由于采用双送丝，且送丝速度、送丝角度可以调节，故Ni、Nb的质量分数可以调整，更容易获取不同比例质量分数的Ni-Nb合金。
在不冲突的情况下，上述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
所述起弧的正极电流小于所述收弧的正极电流。
其中起弧电流为10A，作用时长为20s，缓升电流为由10A到增材电流逐渐提高，作用时长为10s；衰减电流为由增材电流到15A逐渐减小，作用时间为10s，收弧电流大小为15A，作用时长为20s。
Claims (9)
1.一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将基板放入工作台，并将Ni焊丝和Nb焊丝分别放入第一送丝机和第二送丝机；
S2：将基板进行预热，启动焊接机器人以及焊接机器人上的等离子焊机，调整等离子焊枪两侧对称设置的第一送丝嘴和第二送丝嘴，并分别在第一送丝嘴和第二送丝嘴中接入Ni焊丝与Nb焊丝，使两个送丝嘴送出的丝材通过变极性等离子弧焊可以在同一个熔池中熔化；
S3：基板预热完成后，通过控制器设置变极性等离子弧焊的增材速度为2.5mm/s~3mm/s、增材电流大小正极为20A~35A、负极为40A~55A、等离子气流量为12L/min~24L/min、第一送丝嘴和第二送丝嘴分别与等离子焊枪起弧端的送丝角度为15~40°、第一送丝嘴与第二送丝嘴的送丝比例为1∶1.2~1∶1.5，送入保护气体，准备进行增材制造；
S4：焊接机器人带动等离子焊机移动到起弧点，焊接机器人按照设定好的轨迹移动，并带动等离子焊枪在基板进行起弧-缓升-增材-衰减-收弧；
其中，在所述增材期间，正极电流输出和负极电流输出间隔进行，正极电流输出的作用时长是负极电流输出的作用时长的2倍以上；
S5：重复步骤S4，直至完成增材制造；
S6：等离子焊枪熄弧，保护气停止送气，焊接机器人将等离子焊机移动到安全位置，完成双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备。
2.根据权利要求1所述的一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，其特征在于，所述正极电流作用时间为6min~9min，所述负极电流作用时间为1min~3min。
3.根据权利要求1所述的一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，其特征在于，所述起弧的正极电流小于所述收弧的正极电流。
4.根据权利要求1所述的一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，其特征在于，所述基板包括304不锈钢和Q235不锈钢。
5.根据权利要求1所述的一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，其特征在于，所述等离子弧焊的类型为非转移型、转移型或联合型其中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，其特征在于，所述等离子弧焊为双等离子弧或单等离子弧。
7.根据权利要求1所述的一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，其特征在于，所述保护气体为纯氮气或氮气与氩气的混合气体。
8.根据权利要求1所述的一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，其特征在于，所述基板的预热温度为800~1000℃。
9.根据权利要求1所述的一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，先采用变位器在高度方向上将增材件下移一个层高再重复步骤S4，直至完成增材制造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210209167.3A CN114473152B (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210209167.3A CN114473152B (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114473152A CN114473152A (zh) | 2022-05-13 |
| CN114473152B true CN114473152B (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=81485541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210209167.3A Active CN114473152B (zh) | 2022-03-03 | 2022-03-03 | 一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114473152B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115255562B (zh) * | 2022-08-17 | 2023-04-25 | 内蒙古第一机械集团股份有限公司 | 一种钛合金耐磨涂层制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0304855A1 (de) * | 1987-08-26 | 1989-03-01 | Valco Edelstahl Und Schweisstechnik Gmbh | Plasma-Heissdraht-Auftragschweissen |
| CN107225314A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-10-03 | 华南理工大学 | 反极性等离子弧机器人增材制造系统及其实现方法 |
| CN108067715A (zh) * | 2016-11-11 | 2018-05-25 | 南京理工大学 | 一种机器人等离子弧双冷填丝自动增材制造方法及装置 |
| CN109926705A (zh) * | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 南京理工大学 | 一种用于机器人的等离子弧双电源双热丝增材制造方法及装置 |
| CN111633303A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-09-08 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种铝合金变极性等离子弧穿孔焊接起收弧质量控制方法及系统 |
| CN112439985A (zh) * | 2019-09-04 | 2021-03-05 | 南京理工大学 | 一种丝材与喷嘴同体共热等离子弧增材装置与方法 |
| CN112605510A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-06 | 上海交通大学 | 一种丝粉复合等离子弧增材制造装置及使用方法 |
| CN113352012A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-07 | 北京石油化工学院 | 旁路等离子弧双丝复合的增材制造装置与方法 |
| CN113941824A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-01-18 | 南京航空航天大学 | 一种飞机起落架活塞杆的结构功能一体化修复装置及方法 |
-
2022
- 2022-03-03 CN CN202210209167.3A patent/CN114473152B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0304855A1 (de) * | 1987-08-26 | 1989-03-01 | Valco Edelstahl Und Schweisstechnik Gmbh | Plasma-Heissdraht-Auftragschweissen |
| CN108067715A (zh) * | 2016-11-11 | 2018-05-25 | 南京理工大学 | 一种机器人等离子弧双冷填丝自动增材制造方法及装置 |
| CN107225314A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-10-03 | 华南理工大学 | 反极性等离子弧机器人增材制造系统及其实现方法 |
| CN109926705A (zh) * | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 南京理工大学 | 一种用于机器人的等离子弧双电源双热丝增材制造方法及装置 |
| CN112439985A (zh) * | 2019-09-04 | 2021-03-05 | 南京理工大学 | 一种丝材与喷嘴同体共热等离子弧增材装置与方法 |
| CN111633303A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-09-08 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种铝合金变极性等离子弧穿孔焊接起收弧质量控制方法及系统 |
| CN112605510A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-06 | 上海交通大学 | 一种丝粉复合等离子弧增材制造装置及使用方法 |
| CN113352012A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-07 | 北京石油化工学院 | 旁路等离子弧双丝复合的增材制造装置与方法 |
| CN113941824A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-01-18 | 南京航空航天大学 | 一种飞机起落架活塞杆的结构功能一体化修复装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114473152A (zh) | 2022-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2020037804A1 (zh) | 磁场控制电弧机器人智能增材方法 | |
| CN106862771B (zh) | 一种用于高温合金的激光辅助熔化极电弧增材连接方法 | |
| CN108067715B (zh) | 一种机器人等离子弧双冷填丝自动增材制造方法及装置 | |
| CN110434336B (zh) | 激光实时去除金属构件增材制造过程中表面氧化皮的装置和方法 | |
| WO2018196868A1 (zh) | 一种三维打印方法 | |
| CN101947695B (zh) | 一种高强铝合金激光-mig复合焊接方法 | |
| CN111112793B (zh) | 一种镁合金结构件的电弧增材制造方法及其所用设备 | |
| CN109623100A (zh) | 一种电弧增材与电辅助超声冲击强化复合制造方法和装置 | |
| CN114473152B (zh) | 一种双送丝变极性等离子Ni-Nb超合金的制备方法及装置 | |
| CN110983328A (zh) | 一种激光复合冷喷涂高速沉积方法及冷喷涂设备 | |
| CN110788136A (zh) | 一种脉冲电流辅助热轧制备钛钢复合板的方法 | |
| CN109530859A (zh) | 一种gh4099高温合金结构件电弧增材制造方法 | |
| WO2016070779A1 (zh) | 核电站稳压器筒体电熔成形方法 | |
| CN109226755A (zh) | 提高增材构件沉积层间结合强度的增材制造装置和方法 | |
| US10036083B2 (en) | Reaction material pre-placement for reaction metallurgical joining | |
| CN101462194A (zh) | 一种钛及钛合金熔化极惰性气体保护焊接技术 | |
| CN108356443A (zh) | 钛基非晶钎料及其制备方法和应用 | |
| CN107378248A (zh) | 基于波形调制的钼及钼合金对接接头的脉冲激光焊接方法 | |
| JP2021510122A (ja) | キーホール効果に基づくレーザ付加製造方法およびシステム | |
| US4263496A (en) | Method of welding by electron beam | |
| CN114101712B (zh) | 一体式电弧3d打印增减材制造系统与增减材加工方法 | |
| CN106862718A (zh) | 交流主电弧与旁路交流热丝电弧的复合电弧成形制造方法 | |
| EP0304855B1 (de) | Plasma-Heissdraht-Auftragschweissen | |
| CN110802323A (zh) | 一种高熵合金电弧-激光复合增材制造的方法 | |
| CN113732704A (zh) | 一种自动化电弧增材与冲击强化复合制造装置及方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |