一种适用于热锻模具电弧熔丝增材制造用丝材及其制备方法.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CN113547251A(43)申请公布日2021.10.26(21)申请号202110712360.4(22)申请日2021.06.25(71)申请人广东省科学院中乌焊接研究所地址510651广东省广州市天河区长兴路363号(72)发明人易江龙张雪莹邹晓东潘琳琳牛犇陈俊孚(74)专利代理机构广州科粤专利商标代理有限公司44001代理人蒋欢妹莫瑶江(51)Int.Cl.B23K35/02(2006.01)B23K35/30(2006.01)B23K35/40(2006.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种适用于热锻模具电弧熔丝增材制造用丝材及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种适用于热锻模具电弧熔丝增材制造用丝材及其制备方法，采用添加Cr、Nb、Ni、W、Mo等元素提升高温服役条件下基体的热强性，通过添加球形石墨，原位形成多种复合碳化物，提升增材制造层的耐磨性，同时添加钛、硅和锰作为金属粉芯丝材的脱氧、脱硫剂，原位生成的含Ti、Si、Mn的复合氧化物还能作为形核质点，产生钉扎效应，细化晶粒，阻止沿着增材制造方向的柱状晶生长，改善电弧熔丝增材制造多重热循环作用下显微组织粗大、性能各向异性的问题，该丝材为不含有矿物粉的无渣型金属粉芯丝材，无需长时间停弧进行清渣处理，可实现机器人操作的逐层累积制造，尤其适用于热锻模具的电弧熔丝增材制造。CN113547251ACN113547251A权利要求书1/1页1.一种适用于热锻模具电弧熔丝增材制造用丝材，其特征在于，该丝材为不含有矿物粉的无渣型药芯焊丝，由外皮的不锈钢带及内包的药芯粉末组成，钢带为SUS430M不锈钢带，钢带尺寸为0.5×12mm，药粉填充率为24.0‑30.0％，丝材直径范围为1.0‑2.0mm；药芯粉末的成分及质量百分含量如下：Ni:5.0‑14.0％，Cr:1.0‑3.0％,Nb:1.0‑5.0％,W:4.0‑5.0％,Mo:2.0‑5.0％；Ti：1.0％，Si：0.5％；Mn：1.5％；球形石墨：0.5‑1.5％，合金粉末的粒径范围为100‑150μm。2.一种权利要求1所述热锻模具电弧熔丝增材制造用丝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将Cr、Nb、Ni、W、Mo粉和球形石墨采用行星球磨机进行混合，再通过射频等离子预熔混合，得到弥散分布复合碳化物的基体合金粉末；S2：将S1制备所得弥散分布复合碳化物的基体合金粉末及钛粉、硅粉、锰粉加入到V型混粉机，混合30min后得到混合均匀的药芯粉末；S3：将S2制备所得药芯粉末按照所需填充率加入到SUS430M不锈钢带中，依次经过轧制、拉拔、清洗、层绕后得到所需直径的丝材。2CN113547251A说明书1/6页一种适用于热锻模具电弧熔丝增材制造用丝材及其制备方法技术领域：[0001]本发明涉及热锻模具修复用丝材，具体涉及一种适用于热锻模具电弧熔丝增材制造用丝材及其制备方法。背景技术：[0002]随着模具成型技术的飞速发展，模具服役条件和性能要求愈加严苛。以飞机起落架的大型锻模为例，其在服役过程中除承受巨大的冲击力和反复的应力外，因锻造成形时与难变形材料(高温合金、钛合金、超高强度钢等)长时间接触，模具承受压力高，型腔表层温升快，温度可达到700℃以上。这就要求热锻模具钢不仅需要有良好的韧性和冲击抗力，还应具有高的热稳定性和高温耐磨抗力等性能。传统的热作模具钢(如H13、HM1等)已不能完全满足上述性能要求，使得高温摩擦磨损导致的模具失效问题越来越突出。一直以来，国内外学者采用多种技术来提升模具表面的综合性能，如渗氮、渗碳、气相沉积、等离子喷涂、超音速喷涂、激光熔覆、等离子熔覆等技术。相比使用传统的表面改性方式，近年来发展迅速的直接能量沉积增材制造技术(DirectedEnergyDeposition，DED)可通过优化调整添加的丝或粉材成分，个性化制造满足多种特定功能需求的材料。[0003]能量沉积增材制造技术(DED)是采用激光、电子束或电弧对同轴输送的金属粉末或丝材进行逐层熔化凝固堆积的直接能量沉积增材制造技术。相比于粉末原材料，丝材利用率高，易于存储和运输，对环境敏感性低。采用电弧熔丝的直接能量沉积增材制造技术，材料利用率>90％，沉积效率可达400cm3/h以上，且在大气环境下成形，尤其适合大尺寸的热锻模具修复及增材制造。然而，目前尚未有专门针对电弧熔丝增材制造的热锻模具用丝材。现有的热锻模具修复用丝材多为堆焊药芯焊丝，一类为气保护堆焊药芯焊丝，另一类为自保护堆焊药芯焊丝。公开号为CN102029482A，专利名称为“一种用于热锻压模具修复的气保护堆焊药芯焊丝”的中国发明专利公开了一种以冷轧低碳钢钢带为焊丝原料，通过添