一种获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法技术

本发明专利技术提供了一种获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法。本发明专利技术将超音频脉冲电流调节方式引入到等离子弧增材制造中，提出了一种超音频脉冲等离子弧增材高氮钢的工艺方法，即在常规的等离子弧电流上叠加频率为20～50kHz、大小为50～100A、占空比为30～50％，能够自由调节的超音频电流，利用超音频电流对熔池的高频振动，即“超音频压缩效应”，改善等离子弧的物理特性，从而提高高氮钢增材成型质量。该方法制备的高氮钢增材构件的力学性能及气孔缺陷相比普通直流等离子弧所制备的构件均有一定程度的提升与改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电弧增材制造，涉及一种获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法。

技术介绍

1、高氮奥氏体不锈钢是一种合金组分中固溶氮含量超过了0.5％的fe-cr-mn-n系合金，相较于传统的304以及316l不锈钢，高氮钢采用了n元素代替了ni元素作为合金元素，n元素作为形成和稳定奥氏体相的元素，具有成本低、易于获取的特点，能够实现高氮钢的全奥氏体化，因此高氮钢具有塑韧性好、强度高、耐蚀性能好等优点。

2、电弧增材技术是一种将电弧作为热源，将焊丝加热熔化，按照预先设定好的路径进行逐层逐道堆积的技术，具有制造周期短、成型精度高以及成型构件尺寸精度高等优点，目前已广泛应用于高氮钢构件的增材制造中。电弧增材技术分为熔化极电弧增材和非熔化极电弧增材，熔化极电弧增材使用焊丝作为电极，在增材高氮钢的过程中飞溅较大，过程难以控制，同时增材过程中氮逸出现象严重，降低了增材构件的力学性能。非熔化极电弧增材包括tig增材和等离子弧增材，使用钨针作为电极，其中等离子弧是将常规电弧进行了压缩，具备电弧稳定、能量密度集中以及收束性好的优点，同时在增材过程中熔滴过渡过程相对稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法，其特征在于，在常规的直流电流上叠加一个超音频脉冲电流进行非熔化极等离子弧增材制造高氮钢。

2.如权利要求1所述的获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法，其特征在于，使用计算机绘制增材构件结构尺寸三维模型，将三维模型进行分层切片，使用工业机器人示教系统规划好增材路径，准备增材所需要的基板以及高氮奥氏体不锈钢焊丝，调节增材工艺参数，保证平均热输入不变的情况下，在直流电流基础上叠加超音频脉冲电流，按照设定好的增材路径，将高氮钢焊丝熔化进行逐道逐层沉积，直至增材出与三维模型结构尺寸一致的高氮钢增材构件。

3.如权利要求1或2所述获得...

【技术特征摘要】

1.一种获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法，其特征在于，在常规的直流电流上叠加一个超音频脉冲电流进行非熔化极等离子弧增材制造高氮钢。

2.如权利要求1所述的获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法，其特征在于，使用计算机绘制增材构件结构尺寸三维模型，将三维模型进行分层切片，使用工业机器人示教系统规划好增材路径，准备增材所需要的基板以及高氮奥氏体不锈钢焊丝，调节增材工艺参数，保证平均热输入不变的情况下，在直流电流基础上叠加超音频脉冲电流，按照设定好的增材路径，将高氮钢焊丝熔化进行逐道逐层沉积，直至增材出与三维模型结构尺寸一致的高氮钢增材构件。

3.如权利要求1或2所述获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法，其特征在于，采用的高氮奥氏体不锈钢焊丝直径为0.8、1.0、1.2、1.6、2.0mm；焊丝中cr元素含量为21～23％，mn元素含量为14～18％，ni元素含量为1～2％，mo元素含量为1～1.3％，n元素含量为0.7～0.8％，p元素含量为0.01～0.02％，s元素含量≤0.01％，si元素含量为0.015～0.02％，其余为fe元素。

4.如权利要求2所述的获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法，其特征在于，将高氮钢作为增材的基板，用酒精以及角磨机去除高氮钢基板表面的油污以及杂质，将基板预热到100～120℃。

5.如权利要求2所述的获得高性能高氮钢构件的电弧增材方法，其特征在于，超音频脉冲等离子弧增材制造工艺是指在常规的等离...

【专利技术属性】
技术研发人员：范霁康，杨雨凡，马立，张建，杨东青，王克鸿，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：