一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111558765A(43)申请公布日2020.08.21(21)申请号202010300840.5(22)申请日2020.04.16(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市碑林区金花南路5号(72)发明人张敏张云龙王刚仝雄伟许帅杜明科(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人燕肇琪(51)Int.Cl.B23K9/173(2006.01)B23K9/04(2006.01)B23K9/235(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y40/10(2020.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开的一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法，具体操作步骤为：步骤1：首先将低碳钢板表面进行机械打磨，除去表面附着的铁锈，然后放入超声波仪器中进行无水乙醇清洗，以除去低碳钢表面的油污，最后将处理好的低碳钢板放入真空箱式加热炉中进行预热处理；步骤2：将低碳钢焊丝和纯铜焊丝进行表面处理；步骤3：采用熔化极气体保护焊技术，进行电弧增材堆焊，得到铜-钢复合双金属薄壁墙体结构。该方法解决了目前铜/钢异质材料间存在的常见焊接缺陷等问题，极大程度上提高了复合材料的力学性能。CN111558765ACN111558765A权利要求书1/1页1.一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法，其特征在于，具体操作步骤为：步骤1：首先将低碳钢板表面进行机械打磨，除去表面附着的铁锈，然后放入超声波仪器中进行无水乙醇清洗，以除去低碳钢表面的油污，最后将处理好的低碳钢板放入真空箱式加热炉中进行预热处理；步骤2：将低碳钢焊丝和纯铜焊丝进行表面处理；步骤3：采用熔化极气体保护焊技术，进行电弧增材堆焊，得到铜-钢复合双金属薄壁墙体结构。2.根据权利要求1所述的一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，低碳钢板为：Q345钢板。3.根据权利要求1所述的一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，超声波清洗的时间为：15min～30min，预热处理的温度为：100℃～200℃。4.根据权利要求1所述的一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，低碳钢焊丝为：H08C焊丝，纯铜焊丝为：S201焊丝。5.根据权利要求1所述的一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，低碳钢焊丝和纯铜焊丝进行表面处理的具体过程均为：先进行无水乙醇擦拭，然后在温度为40℃～60℃的条件下烘干。6.根据权利要求1所述的一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，钢侧焊接工艺具体参数为：焊接电流：180A～220A、焊接电压：20V～24V、焊接速度：0.2mm/min～0.3mm/min、摆幅宽度：3mm～3.2mm、摆弧频率：4～4.5Hz、保护气体为：体积分数为90％Ar+体积分数为10％CO2的混合气体，以上组分体积百分比之和为100％；铜侧焊接工艺具体参数为：焊接电流：210A～250A、焊接电压：22V～26V、焊接速度：0.2mm/min～0.3mm/min、摆幅宽度：2.8mm～3.0mm、摆弧频率：3.5-4Hz、保护气体：体积分数为99.99％的Ar气。7.根据权利要求1所述的一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，低碳钢焊丝和纯铜焊丝伸出长度均为：6mm～10mm；层间冷却时间:0.5min～1min，层间冷却温度：80℃～120℃。2CN111558765A说明书1/6页一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于金属材料增材制造领域，具体涉及一种GMAW电弧增材制造铜-钢复合材料的制备方法。背景技术[0002]随着现代工业技术的发展，异种金属焊接构件兼备两种材料的优良性能，被大量使用于各个领域。随之，异种材料间焊接性和服役后的情况等问题也日益突出，目前如何将性质和功能不同的两种材料实现有效的结合，是各个科研机构关注的热题，如大型变压器油箱结构件中，往往会选用合金钢作为内壳体，用铜及其铜合金作为壳体外面的金属保护罩，不但可以降低变压器工作时的热损耗，避免出现局部过热现象，而且还能够吸收外界磁场的干扰，以降低变压器机组工作时外界磁场对内部工作磁场的磁干扰问题。但是两者物理性质差异很大，无论是从焊接性原理方面，还是从技术操作方面来看，都会相比于同种材料之间焊接的难度系数大。电弧增材制造(AdditiveManufacturing)是基于离散-堆积的原理，利用材料进行