[发明专利]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

说明书

本发明公开了一种制造低碳贝氏体钢的焊丝，焊丝为金属型药芯焊丝，药芯成分由以下成分组成：硅粉6％～12％，锰粉23％～25％，镍粉1.85％～3％，铌粉0.45％，钛粉0.2％，硼粉0.1％，钼粉0.9％～2.3％，氧化镧0.2％，其余为铁粉，以上组分质量百分比之和为100％；还公开了制造低碳贝氏体钢的方法，首先称量药芯合金粉并制备焊丝；其次将焊丝安装于焊接机器、规划焊接路径、确定层高并编程序至焊接机器；然后采用MAG焊并运行程序进行制造；最后增材制造完成后多次锤击成型的部件即得；所得低碳贝氏体钢具有优良的力学性能，可用于制造油气管线、工程机械、航空航天、造船、桥梁等工程领域中复杂零件。

技术领域

本发明属于丝材电弧增材制造技术领域，具体涉及一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝，还涉及一种制造低碳贝氏体钢的方法。

背景技术

低碳贝氏体钢被国际公认为21世纪的钢种，是21世纪最具潜力的钢种，与普通合金钢相比，该钢种含碳量较低，在保证高强度的条件下，仍能保持很高的韧性，并在恶劣环境下能满足焊接性能，被广泛应用于石油天然气输送、架设桥梁、船舶及车辆制造、航空等领域。

但目前由于该钢种生产成本巨大，难以实现大批量生产等问题阻碍了低碳贝氏体钢的发展。因此，如何降低生产高强高韧性低碳贝氏体钢成本是当前极须解决的问题。

丝材电弧增材制造(WAAM)是以电弧作为热源熔化金属丝材，按照设定路径在基板上逐层堆积成形的一种制造方法。相较于传统的减法制造，一般不需要模具，且生产周期短、成本低、材料的利用率高、自动化程度高，特别在制造形状复杂的大尺寸薄壁构件有较大的优势。

基于此，本发明介绍了一种基于MAG焊电弧增材制造的方法来制造低碳贝氏体钢。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝，实现了利用焊丝增材制造具有优良力学性能的薄壁结构件的目的。

本发明的第二目的是提供一种制造低碳贝氏体钢的方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种增材制造低碳贝氏体钢的焊丝，增材制造低碳贝氏体钢的焊丝包括低碳钢钢皮和金属药芯，金属药芯成分由以下成分组成：硅粉6％～12％，锰粉23％～25％，镍粉1.85％～3％，铌粉0.45％，钛粉0.2％，硼粉0.1％，钼粉0.9％～2.3％，氧化镧0.2％，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，

金属型药芯焊丝的填充率以15wt％计算。

本发明所采用的第二种技术方案是，一种制造低碳贝氏体钢的方法，具体实施步骤如下：

步骤1，称量药芯合金粉，具体按照以下组分称量：硅粉6％～12％，锰粉23％～25％，镍粉1.85％～3％，铌粉0.45％，钛粉0.2％，硼粉0.1％，钼粉0.9％～2.3％，氧化镧0.2％，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称量好的合金粉通过逐级减径的方式制备焊丝；

步骤3，将步骤2制备好的焊丝安装于焊接机器，并规划焊接路径、确定层高并编写程序输入至焊接机器中；

步骤4，运行焊接机器命令，采用MAG焊为热源进行增材制造；

步骤5，增材制造完成后，多次锤击焊接成型的部件。

本发明所采用的第二种技术方案的特点还在于，

所成型的部件的类型为低碳贝氏体钢薄壁结构件。

步骤2制备焊丝的具体按照如下步骤实施：

步骤2.1，将步骤1称量好的药芯合金粉干燥；通过成型机的压槽将低碳钢钢带轧制成U型槽；