一種鈦合金結構件電弧增材制造方法技術

本發明專利技術提供一種鈦合金結構件電弧增材制造方法，其采用電弧送絲增材制造方法進行每層環形件焊接，即送絲裝置送焊絲，焊槍熔化焊絲進行焊接，由內至外的環形焊道間依次搭接形成一層環形件；然后焊槍提高一個層厚，重復上述焊接方式再形成另一層環形件，如此往復，最終由若干層環形件疊加形成鈦合金結構件。本發明專利技術焊接成形件的晶粒尺寸細小均勻，機械性能好，能夠達到或超過同成分鑄件的水平，產品研制周期短、加工效率高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于快速成形
，具體涉及一種鈦合金結構件的電弧增材制造方法。
技術介紹
目前對于鈦合金結構件主要采用鑄造技術和機械加工方法，傳統方法雖然能滿足產品加工精度的要求，但存在機械加工難度大、工序繁多復雜、材料利用率低、生產成本高、生產周期長等缺點。同時，由于鑄造零件中存在較多宏觀缺陷以及成分偏析，直接影響到機力口、焊接等后續加工工序。現有的制造工藝組合難以滿足新型產品快速研制以及批量生產的進度要求。電弧送絲增材制造技術(Wire+Arc Additive Manufacture-WAAM)是利用電弧堆焊原理將金屬絲材熔化，在計算機的控制下直接制造全密度三維金屬零件的工藝方法，十分適合鈦合金結構件的快速成形。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種鈦合金結構件的電弧增材制造方法，其不需專用工、模具，效率高。實現本專利技術目的的技術方案，所述的鈦合金結構件的截面為環形，該鈦合金結構件由若干層環形件堆焊形成；采用電弧送絲增材制造方法進行每層環形件焊接，即送絲裝置送焊絲，焊槍熔化焊絲進行焊接，由內至外的環形焊道間依次搭接形成一層環形件；然后焊槍提高一個層厚，重復上述焊接方式再形成另一層環形件，如此往復，最終由若干層環形件疊加形成鈦合金結構件；焊接時相鄰環形焊道采用相反的施焊方向，上層環形件的焊接起弧點為下層環形件的焊接起弧點旋轉30、0°后所得。如上所述的，其所述的焊接電流為250 350A，送絲速度為4 6mm/s，焊絲為Φ I Φ 3mm的Ti6A14V或Ti5A12. 5Sn，焊縫寬度為1.5 3mm。如上所述的，其包括如下步驟(I)在基材上選取起弧點，開始第一層第一道圓環的焊接；(2)完成第一層第一道圓環焊接后，焊槍向圓環外側移動廣2_，開始第一層第二道圓環的焊接，第一層第二道圓環的焊接方向與第一層第一道圓環的焊接方向相反，焊縫間搭接O. 4 O. 8mm ；(3)完成第一層第二道圓環焊接后，重復步驟(2)，再完成若干道圓環焊接，同層相鄰道圓環焊接采用相反方向；由這些道圓環組成第一層環形件，然后進行收弧；(4)將焊槍的高度升高f 2mm，焊槍運動30、0°，在第一層環形件上選取起弧點，開始第二層第一道圓環的焊接，第二層第一道圓環的焊接方向與下面第一層環形件相應道圓環的焊接方向相反；(5)完成第二層第一道圓環焊接后，焊槍向圓環外側移動廣2_，開始第二層第二道圓環的焊接，第二層第二道圓環的焊接方向與第二層第一道圓環的焊接方向相反，焊縫間搭接O. 4 O. 8mm ；(6)完成第二層第二道圓環焊接后，重復步驟(5)，再完成若干道圓環焊接，同層相鄰道圓環焊接采用相反方向；由這些道圓環組成第二層環形件，然后進行收弧；(7)重復步驟(4)至步驟(6)，再完成若干層環形件焊接，最終由若干層環形件組成鈦合金結構件；上述步驟(I)至步驟(7)所述的焊接均為堆焊，電弧送絲增材制造，送絲裝置送焊絲，焊槍熔化焊絲進行焊接，電流為25(Γ350Α，送絲速度為r6mm/S，焊絲為Φ Φ 3mm的Ti6A14V 或 Τ 5Α12. 5Sn,焊縫寬度為 I. 5 3_。 如上所述的，其由10(Γ300若干層環形件組成鈦合金結構件。如上所述的，其所述的基材為Q235碳鋼。本專利技術的效果在于本專利技術采用電弧增材制造方法對鈦合金結構件進行成形，可以取得良好的成形質量，具有下列優點(I)焊接成形結構件的化學成分均勻，純度高，而且幾乎無各向異性；(2)焊接成形件的晶粒尺寸細小均勻，機械性能好，能夠達到或超過同成分鑄件的水平；(3)焊接絲材利用率高，接近100% ；(4)可以實現零件制造的數字化、智能化和并行化；(5)相比傳統加工技術工序顯著減少，同時省去了設計、加工模具的時間和費用，使產品研制周期短、加工效率高。附圖說明圖I為本專利技術所述的鈦合金結構件焊接掃描路徑示意圖；圖2為本專利技術所述的電弧增材制造鈦合金結構件示意圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術所述的作進一步描述。實施例I如圖2所示，鈦合金結構件高度為200mm，壁厚20mm，由200層環形件堆焊形成，每層環形件的高度為1mm。其采用本專利技術所述的鈦合金結構件電弧增材方法制造。具體為采用電弧增材制造方法進行每層環形件焊接，即送絲裝置送焊絲，焊槍熔化焊絲進行焊接，由內至外的環形焊道間依次搭接形成一層環形件；然后焊槍提高一個層厚，重復上述焊接方式再形成另一層環形件，如此往復，最終由200層環形件疊加形成鈦合金結構件。焊接時相鄰環形焊道采用相反的施焊方向，上層環形件的焊接起弧點為下層環形件的焊接起弧點旋轉90°后所得。焊接電流為300A，送絲速度為5mm/s，焊絲為Φ I. 5mm的Ti6A14V，焊縫寬度為2mm。實施例2如圖2所示，鈦合金結構件高度為200mm，壁厚20mm，由200層環形件堆焊形成，每層環形件的高度為1mm。其采用本專利技術所述的鈦合金結構件電弧增材方法制造，如圖I所示，具體步驟為(I)在Q235碳鋼基材上選取起弧點，開始第一層第一道圓環的順時針焊接；(2)完成第一層第一道圓環焊接后，焊槍向圓環外側移動I. 4_，開始第一層第二道圓環的逆時針焊接，焊縫間搭接O. 6mm ； (3)完成第一層第二道圓環焊接后，重復步驟(2)，再完成另外13道圓環焊接，同層相鄰道圓環焊接采用相反方向；由共15道圓環組成第一層環形件，然后進行收弧；(4)將焊槍的高度升高1mm，焊槍運動90°，在第一層環形件上選取起弧點，開始第二層第一道圓環的逆時針焊接；(5)完成第二層第一道圓環焊接后，焊槍向圓環外側移動I. 4_，開始第二層第二道圓環的順時針焊接，焊縫間搭接O. 6mm ；(6)完成第二層第二道圓環焊接后，重復步驟(5)，再完成另外13道圓環焊接，同層相鄰道圓環焊接采用相反方向；由15道圓環組成第二層環形件，然后進行收弧；(7 )重復步驟(4 )至步驟(6 )，再完成其余層環形件焊接，最終形成鈦合金結構件。上述步驟(I)至步驟(7)所述的焊接均為堆焊，電弧送絲增材制造，送絲裝置送焊絲，焊槍熔化焊絲進行焊接，電流為300A，送絲速度為5mm/s，焊絲為Φ I. 5mm Τ 5Α12. 5Sn，焊縫寬度為2mm。焊接平臺Μ0Τ0ΜΑΝ HP20焊接機器人及旋轉控制臺；電極高度10mm，電極角度55° ;保護氣體采用高純氬氣作為保護氣體，保護氣流量為10L/min;焊接電源采用FroniusTPS4000型焊接電源，預通氣時間為5秒。實施例3鈦合金結構件高度為100mm,壁厚15mm,由50層環形件堆焊形成,每層環形件的高度為2mm。其采用本專利技術所述的鈦合金結構件電弧增材方法制造，如圖I所示，具體步驟為(I)在Q235碳鋼基材上選取起弧點，開始第一層第一道圓環的逆時針焊接；(2)完成第一層第一道圓環焊接后，焊槍向圓環外側移動1mm，開始第一層第二道圓環的順時針焊接，焊縫間搭接O. 5mm ；(3)完成第一層第二道圓環焊接后，重復步驟(2)，再完成另外13道圓環焊接，同層相鄰道圓環焊接采用相反方向；由共15道圓環組成第一層環形件，然后進行收弧；(4)將焊槍的高度升高2mm，焊槍運動60°，在第一層環形件上選取起弧點，開始第二層第一道圓環的順時針焊接；(5)完成第二層第一道本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鈦合金結構件電弧增材制造方法，所述的鈦合金結構件的截面為環形，其特征在于：該鈦合金結構件由若干層環形件堆焊形成；采用電弧送絲增材制造方法進行每層環形件焊接，即送絲裝置送焊絲，焊槍熔化焊絲進行焊接，由內至外的環形焊道間依次搭接形成一層環形件；然后焊槍提高一個層厚，重復上述焊接方式再形成另一層環形件，如此往復，最終由若干層環形件疊加形成鈦合金結構件；焊接時相鄰環形焊道采用相反的施焊方向，上層環形件的焊接起弧點為下層環形件的焊接起弧點旋轉30~90°后所得。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王國慶，王福德，陳濟輪，曾曉雁，何京文，董鵬，梁曉康，
申請(專利權)人：首都航天機械公司，中國運載火箭技術研究院，
類型：發明
國別省市：