[发明专利]电弧熔敷增材制造用钢粉芯丝材及制备方法

说明书

本发明属于增材制造技术领域。公开了一种电弧熔敷增材制造用钢粉芯丝材的方法。其中，方法包括如下步骤：根据基体材料配制芯粉材料，所述的基体材料为金属材质；将所述的芯粉材料铺在所属的基体材料上得到待烧结件；将所述的待烧结件进行液相烧结得到烧结件；将所述的烧结件经轧制、卷丝和拉丝得到所述的电弧熔敷增材制造用钢粉芯丝材。本发明方法制备的丝材粉体分布均匀，稳定性好。

技术领域

本发明增材制造技术领域，具体涉及一种电弧熔敷增材制造用钢粉芯丝材的方法。

背景技术

近年来，电弧熔敷增材制造(Wire and Arc Additive Manufacture,WAAM)技术受到越来越多的关注，该技术以电弧为载能束，采用逐层堆焊的方式制造金属实体构件，该技术主要基于TIG、MIG、SAW等焊接技术发展而来，成形零件由全焊缝构成，化学成分均匀、致密度高，冶金结合性能好、力学性能好。开放的成形环境对成形件尺寸无限制，成形速率可达几kg/h。金属丝材是以电弧为热源的增材制造过程中的重要原料。与金属粉末相比，金属丝材具有制备成本低、储存运输方便等优点，在现场修复中具有更好的应用前景。但适用于电弧增材制造的不锈钢和钢等材料的丝材，在其制造与应用上仍存在一定的技术瓶颈。

一般电弧熔敷增材制造所使用的金属丝材为粉芯丝材(Cored wire),也称管状丝,由金属外皮和粉芯两部分构成。金属外皮不仅可以选用低碳钢带,也可选用其它适宜轧拔的带材，如Ni、Al、Zn、Cu、不锈钢带等。粉芯部分可根据设计需要选择各种不同粉末按比例混合后作为填充物。与实心丝材和粉末相比,电弧熔敷粉芯丝材能方便地根据涂层成分要求来调节线材成分,同时加工方便、成本低、使用设备简单、操作方便,具有巨大的发展潜力。这种丝材的制作类似于焊接所用的药芯丝材，在制作过程中,先将适于轧制的金属带轧制成槽形,然后将混合均匀的合金粉或其它粉体送入金属带槽内,经轧辊使金属带闭合,轧制成圆形,再经拔丝模逐渐减径至所需最终尺寸。

但是，这种粉芯丝材的制备过程中，粉处于松装状态，难于装填，粉体浪费严重，装填后粉体分布不均匀，效率低，同时在使用过程中外层金属和粉体的消耗速度不一致，导致生产过程的不连续，严重影响增材制造过程中的控形与控性。

发明内容

本发明实施例提供了一种电弧熔敷增材制造用钢粉芯丝材及制备方法，本发明的电弧熔敷增材制造用钢粉芯丝材制备方法制备的丝材粉体分布均匀，稳定性好。

本发明实施例的目的是通过如下方案实现的：

本发明第一方面的实施例提供了一种电弧熔敷增材制造用钢粉芯丝材的方法，包括如下步骤：

根据基体材料配制芯粉材料，所述的基体材料为金属材质；

将所述的芯粉材料铺在所属的基体材料上得到待烧结件；

将所述的待烧结件进行液相烧结得到烧结件；

将所述的烧结件经轧制、卷丝和拉丝得到所述的电弧熔敷增材制造用钢粉芯丝材。

进一步的，采用Fe、Ni、Cr、Cu或Al粉末做为粉芯材料的基体成分。

进一步的，基体材料为中低碳钢带，低碳钢中碳的质量百分含量为0.1-0.3％。

进一步的，所述的液相烧结法烧结温度在500-900℃。

进一步的，所述的芯粉材料中碳的质量百分含量为1-2％。

进一步的，所述的芯粉材料中也氧化物或陶瓷颗粒的质量百分含量为1-3％。

进一步的，所述的轧制采用如下参数：轧制温度为600-800℃，变形量为10-30％，每次轧制压下量不超过5％。

进一步的，所述的拉丝为拉至丝材直径为1-5mm。