一种利用氮弧和氮化物3D打印高氮钢制品的方法

摘要

本发明提供了一种利用氮弧和氮化物3D打印高氮钢制品的装置及其方法，实现了常压下采用氮弧送丝增材制造的方法进行设定层高氮钢的堆焊成形，同时利用氮气送粉向熔池中添加氮化物合金粉末。同轴螺旋气粉罩内壁镗有螺旋气粉槽，氮化物合金粉末在焊枪口形成旋转气粉流，减小了氮化物合金粉末流出枪口时散射造成的损失，同时保证了氮化物合金粉末与焊丝端部的熔滴充分冶金熔炼后进入熔池。通过控制3D打印的参数匹配，可获得不同氮含量的高氮钢打印层。采用氮化物合金粉末与焊丝同步同轴添粉送丝的方式，实现在常压下利用普通钢焊丝‑氮化物合金粉末‑氮弧复合技术3D打印高氮钢制品。

主权项

一种利用氮弧和氮化物3D打印高氮钢制品的方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤1，根据目标高氮钢制品的合金成分，得到合金元素i与铁元素的成分比α:β，确定送入熔池的送粉原料的质量与送丝原料的质量比；步骤2，根据送入熔池的送粉原料的质量与送丝原料的质量比确定送粉速率Vf与送丝速率Vs参数匹配关系；其中，Vf为送粉速率，单位为g/min；Vs为送丝速率，单位为m/min；d为焊丝直径，单位为m；ρ为焊丝密度，单位为g/m³；Δt为时间，单位为min；m_粉为送入熔池的送粉原料的质量，m_丝为进入熔池的送丝原料的质量；步骤3，选取送丝送率Vs为1.5m/min～12m/min，得出送粉速率Vf；步骤4，启动氮弧和氮化物3D打印高氮钢制品的装置，在气粉同轴传送装置上调节送粉口的送粉速率Vf、送气口的送气速率V_气1，调节熔化极气体保护焊枪的送丝速率Vs、保护气速率V_气2，进行焊接；步骤5，根据目标高氮钢制品形状尺寸确定3D打印路线，以焊接速率v进行堆焊，每一层堆焊完时，将焊枪提高一个层厚，重复堆焊过程最终获得高氮钢制品。