[发明专利]一种三通管件的电熔增材制造方法

说明书

本发明公开了一种三通管件的电熔增材制造方法，以碳钢管道为基体，以低碳微合金丝材、颗粒状氧化物与卤化物为原材料，以电弧热、电阻热、电渣热复合作为高能热源，熔化连续输送的金属原料丝材，在基材上按设定轨迹逐层堆积形成三通主管，在主管上打印支管和马鞍形过渡区，通过热处理和机加工最终形成三通管件的制造方法。本方法制作的大型三通，不受三通厚度、直径的影响，不需重新开模，在小批量，特殊要求三通的生产中拥有巨大优势，即可降低成本又可短周期完成，性能优良，设备简单，一体性良好。

技术领域

本发明属于大型金属构件的电熔增材制造技术领域，具体涉及一种三通管件的电熔增材制造方法。

背景技术

三通管件是一种管道中常用的结构形式，广泛应用于电力、石油、化工等领域。目前大型金属三通管件的主要制造工艺有铸造、焊接、锻造和热挤压成形等。

焊接三通和铸造三通制造简单，成本较低，但焊接三通的一体性较差，焊接热影响区组织不均匀，性能难以保证，且焊接量大；铸造三通晶粒较粗、且内部存在缩孔、夹杂等缺陷，质量一般，耐腐蚀性、力学性能等较差。

锻造三通的性能优良，在承受重大载荷或严苛环境中使用的三通一般由棒状坯料模锻后机加工制造而成。但该方法对材料得可锻性要求高，且材料利用率低，成本较高，而且三通的锻造大小将受到锻造厚度的约束。我国的锻造技术相对薄弱，重要三通仍需国外进口，其价格高昂，制造周期长，大大影响项目周期。

热挤压成型工艺是一种可生产大型三通的方法，但该方法工序繁多，且要根据三通尺寸，设计不同的挤压模具，成本极高，且对材料纯净度、内部质量要求极高。材料内部的夹杂物、气孔等都会影响到挤压成形质量。在多次挤压过程中，三通肩腹部温度较高，呈流动状态，材料内部晶粒粗大，严重降低了材料的力学性能。受到国内挤压装备能力和材料质量水平的限制，热挤压三通管件的壁厚最大达到70mm，支管高度非常有限，一般在200mm范围内。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种三通管件的电熔增材制造方法，采用电熔增材制造技术制造大型三通管件，不需复杂模具和工装，可以突破目前三通管件壁厚、支管高度的限制，并且得到管体组织均匀，稳定，综合力学性能优良。

本发明采用以下技术方案：

一种三通管件的电熔增材制造方法，以碳钢管道为基体，以低碳微合金丝材、颗粒状氧化物与卤化物为原材料，以电弧热、电阻热、电渣热复合作为高能热源，熔化连续输送的金属原料丝材，在基材上按设定轨迹逐层堆积形成三通主管，在主管上打印支管和马鞍形过渡区，通过热处理和机加工最终形成三通管件的制造方法。

具体的，低碳微合金钢丝材的直径为2.5～4mm，颗粒状氧化物为10～60目，颗粒状氧化物与卤化物覆盖在熔池上的厚度为15～60mm。

具体的，基体的外径等于三通主管内径减去打印稀释层厚度，基体表面打印前利用酒精等清洗干净，并确保其圆度，打印稀释层厚度大于10mm；基体厚度不小于10mm。

具体的，三通主管电熔增材制造具体为：

将基体安装到承载旋转架和旋转盘上，按直管段的总打印长度选择电熔数量，每间隔250～350mm布置1个电熔头，每个电熔头之间保持相同距离；

旋转盘带动基体往一个方向匀速旋转，启动电熔系统进行打印，每打印完一道后，所有电熔头往一个水平方向同步移动，每打印完整一层后变换移动方向；

打印过程中使用测温装置和冷却控制装置保证打印温度在参数的要求范围内，通过层层熔敷增加主管厚度，最终达到主管要求尺寸。