[发明专利]一种油气输送用厚壁大口径三通管件的电弧增材制造方法

说明书

本发明公开了一种油气输送用厚壁大口径三通管件的电弧增材制造方法，该方法在进行受力分析后，在打印基底工装上进行打印，先打印一般的三通，将三通翻转后，进行另外一半的打印，该增材制造技术无需模具，克服了传统制造方法的壁厚壁垒，不同方向、厚度的性能和组织和性能均匀一致，力学性能达到甚至超过同等锻件水平，为油气输送用三通的制造提供一条快速、柔性、低成本、高性能和短周期的技术新途径，具有巨大的发展潜力和前景。

【技术领域】

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种油气输送用厚壁大口径三通管件的电弧增材制造方法。

【背景技术】

增材制造技术(additive manufacturing,AM)，俗称的3D打印，是基于材料的增量制造，它利用零件的三维数据模型，通过分层制造、逐层叠加的方法制造实体零件。增材制造技术这种“自下而上，从无到有”的制造方式，不同于传统的减材加工过程，它将产品数字化设计、制造、分析高度一体化，具有加工柔性高、无需模具、工序少、加工周期短、可加工任意形状、尺寸适应性好、加工成本低且性能优异等优点。

热挤压三通是我国油气输送用的主要三通，它具有表面光洁度好、外形变化平缓、壁厚分布无突变、整体强度好等优点。但是，随着输气管线高压、大口径的发展趋势，按照标准需要的三通的设计壁厚已大大超出了目前热挤压三通设备的生产能力。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种油气输送用厚壁大口径三通管件的电弧增材制造方法，以克服现有技术中热挤压三通设备难以生成的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种油气输送用厚壁大口径三通管件的电弧增材制造方法，包括以下步骤：

步骤1，对三通管件模型在内压条件下进行受力分析，对三通管件模型的薄弱部分进行厚度补强；

步骤2，安装打印基底工装；所述打印基底工装包括底部工装(5)，底部工装(5)上设置有内挡板(8)，内挡板(8)的外部设置底部封板(6)，所述底部工装(5)的外部和底部封板(6)的内部连接，所述内挡板(8)的侧端面、底部工装(5)的侧端面和底部封板(6)的侧端面共同接触侧封板(7)，所述侧封板(7)高于底部封板(6)；

步骤3，在内挡板(8)中安装水冷设施，在底部工装(5)上打印过渡层(10)；

步骤4，在过渡层(10)上打印第一层，所述第一层的厚度为200mm；

步骤5，在第一层上打印中间层，中间层的厚度为90mm；

步骤6，持续堆叠打印中间层，直至打印完三通管件的一半，形成过程工件；

步骤7，将过程工件上下垂直翻转放置，在过程工件中放置内挡板(8)，继续打印中间层，直至整个三通管件打印完成；

步骤8，对三通管件进行热处理，所述三通管件制造结束；

所述打印方法为电弧增材制造、埋弧焊、非熔化极气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊或熔化极活性气体保护焊。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述打印方法为电弧增材制造，电弧增材制造的电源电压为28～35V；电源电流为500～700A；打印速度为500～700mm/min，打印温度为180～200℃。

优选的，步骤1中，薄弱部分为三通管件的腹部(4)，所述补强的厚度为10mm。

优选的，步骤3中，过渡层(10)的厚度为10mm。

优选的，步骤4中，第一层打印过程中，打印至90mm时向内偏移打印两道，每次偏移量3mm。