一种316L不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法与流程

一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法
技术领域
1.本发明涉及电弧增材制造领域，特别涉及一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法。

背景技术：

2.在生产316l不锈钢材料舱体时，传统铸造的方式具有周期长、成本高以及成品率低的问题，增材制造快速成形技术无需模具加工，能够大幅度缩短生产周期，提高生产效率，并且可节约材料和生产成本，由于电弧增材制造的工艺参数并非唯一，在电弧增材制造前需要对焊接工艺参数进行调试，来减少或避免正式焊接中所出现的问题，从而提高成品率，因此本发明提供了一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法。

技术实现要素：

3.本发明提供一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，可以解决背景技术中所指出的问题。
4.一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，包括如下步骤：
5.步骤一：构建工件的三维模型，将三维模型导入iungo pnt软件对增材路径进行仿真；
6.步骤二：执行预打印实验，得到预打印件，对预打印件进行热处理，热处理后对预打印件进行无损检测、化学成分检测以及力学性能检测，得到检测结果；
7.步骤三：若所有检测结果均合格，则进行下一步骤；
8.若其中一个检测结果不合格，则优化预打印方案，重新执行预打印实验；
9.步骤四：开始毛坯件的正式打印，得到毛坯件；
10.步骤五：对毛坯件进行热处理，热处理后，对毛坯件进行尺寸检测和无损检测，对随炉样进行力学性能检测和化学成分检测，得到检测结果；
11.步骤六：若所有检测结果均合格，则进行下一步骤；
12.若尺寸检测不合格，则通过补焊或机加工的方式进行进一步加工，若加工后合格，则进行下一步骤，若加工后不合格，则该毛坯件报废，重新打印毛坯件；
13.若无损检测不合格，则该毛坯件报废，重新打印毛坯件；
14.若随炉样化学成分检测不合格，则该毛坯件报废，更换焊丝后重新打印毛坯件；
15.若随炉样力学性能检测不合格，则该毛坯件报废，重新打印毛坯件；
16.步骤七：对毛坯件进行机加工；
17.步骤八：对机加工后的毛坯件进行尺寸检测，若尺寸检测合格则进行下一步骤，若尺寸检测不合格则重新进行步骤二至步骤八；
18.步骤九：对合格的毛坯件表面进行处理，得到成品工件；
19.所述步骤二中的预打印实验在打印前需要根据预打印需求修改三维模型，并对增材路径进行仿真；
20.所述预打印需求为打印工件的特殊结构或将整个工件进行缩小；
21.所述步骤三中根据检测结果优化预打印方案的过程如下：
22.若存在未熔合、气孔、裂纹内部缺陷，则需要重新修改打印环境的温湿度以及测试焊接工艺参数：电流、电压、送丝速度，直至打印出合格的预打印件，得到合适的增材软件参数：层高、速度、路径方式。
23.所述步骤四中正式打印采用的焊接工艺参数为合格的预打印件的焊接工艺参数；
24.所述步骤六中，若工件通过补焊的方式无法达到要求尺寸，则对三维模型进行修改，加大尺寸不合格位置的余量，重新进行打印；
25.所述步骤三和步骤六中力学性能的不合格要求均为：常温下，抗拉强度小于480mpa；300℃下，抗拉强度小于250mpa；
26.所述步骤六中，无损检测的不合格要求为：具有条形缺陷、穿透性缺陷或直径大于2mm的圆形缺陷；
27.所述化学成分检测的化学成分质量百分比的合格要求为：c≤0.030％；si≤1.00％；mn≤2.00％；s≤0.030％；p≤0.045％；16.00％≤cr≤18.00％；10.00％≤ni≤14.00％；2.00％≤mo≤3.00％。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用预打印实验仅打印工件的特殊结构部分或将工件整体缩小后打印，能够在减少成本以及测试时间的情况下，对增材工艺参数和增材软件参数进行测试，减少后续毛坯件增材过程中的问题，有利于提高工件的成品率，增材制造方法较之传统的铸造方式解决了单件和小批量件交付周期过长，以及单件成品率过低的问题，实现了此类产品的快速的、定制化的交付。
附图说明
29.图1为本发明的不锈钢材料舱体的结构示意图；
30.图2为本发明的电弧增材制造流程图。
具体实施方式
31.下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
32.如图1至图2所示，本发明实施例提供的一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，包括如下步骤：
33.步骤一：构建工件的三维模型，将三维模型导入iungo pnt软件对增材路径进行仿真；
34.步骤二：执行预打印实验，得到预打印件，对预打印件进行热处理，热处理后对预打印件进行无损检测、化学成分检测以及力学性能检测，得到检测结果；
35.步骤三：若所有检测结果均合格，则进行下一步骤；
36.若其中一个检测结果不合格，则优化预打印方案，重新执行预打印实验；
37.步骤四：开始毛坯件的正式打印，正式打印的焊接工艺参数为合格的预打印件的焊接工艺参数，增材路径为步骤一中仿真的路径，打印完成后得到毛坯件；
38.步骤五：对毛坯件进行热处理，热处理后，对毛坯件进行尺寸检测和无损检测，对
随炉样进行力学性能检测和化学成分检测，得到检测结果；
39.步骤六：若所有检测结果均合格，则进行下一步骤；
40.若尺寸检测不合格，则通过补焊或机加工的方式进行进一步加工，若加工后合格，则进行下一步骤，若加工后不合格，则该毛坯件报废，重新打印毛坯件；若工件通过补焊的方式无法达到要求尺寸，则对三维模型进行修改，加大尺寸不合格位置的余量，重新打印毛坯件；
41.步骤七：对毛坯件进行机加工；
42.步骤八：对机加工后的毛坯件进行尺寸检测，若尺寸检测合格则进行下一步骤，若尺寸检测不合格则重新进行步骤二至步骤八；
43.步骤九：对合格的毛坯件表面进行处理，得到成品工件。
44.经x射线照射，工件内部具有条形缺陷、穿透性缺陷或直径大于2mm的圆形缺陷，则无损检测不合格，该毛坯件报废，重新打印毛坯件；
45.经检测，若随炉样化学成分的多项化学成分的质量百分比均达到：c≤0.030％；si≤1.00％；mn≤2.00％；s≤0.030％；p≤0.045％；16.00％≤cr≤18.00％；10.00％≤ni≤14.00％；2.00％≤mo≤3.00％，则为随炉样化学成分检测合格，若达不到，则随炉样化学成分检测不合格，该毛坯件报废，更换焊丝后重新打印毛坯件；
46.经检测，若常温下，工件抗拉强度小于480mpa；300℃下，工件抗拉强度小于250mpa则随炉样力学性能检测不合格，该毛坯件报废，重新打印毛坯件；
47.在构建三维模型后，按照电弧增材制造工艺的特点进行分析优化，优化出增材制造所需的毛坯件数模；零件内壁大部分结构机加工难以实现，由于对粗糙度要求不高，所以内壁除了安装块位置，其余内壁部分不加厚，表面平整度通过打磨实现，内壁有安装块部分留5mm的余量；外壁部分留5mm余量；底部和顶部两个端面各留10mm余量；法兰结构径向单边预留10mm余量，通过此种方法预留余量，既能保证增材制造的效率和质量，又可保证减材的最少切削量，打印毛坯数模优化完成后，根据壳体毛坯外形结构特征及对应的路径工艺，利用iungo pnt软件，将数模导入软件，对增材路径进行仿真；
48.在预打印实验和毛坯件的正式打印前，都要对基板进行表面清理，确保基板表面无油污、水渍、氧化膜等影响增材质量的因素；
49.上述步骤二中的预打印实验包括如下步骤：
50.s1：在打印前需求修改三维模型(即将整个工件进行缩小，或只打印工件的特殊结构)；
51.s2：根据预打印模型对增材路径进行仿真；
52.s3：测试打印工艺，测试出合适的增材工艺参数(电流、电压、送丝速度)，得到合适的增材软件参数：层高、速度、路径方式；
53.s4：根据测试出的对应工艺参数，打印出合格的预打印件；
54.对打印完成的毛坯件和预打印件，一般要进行固溶时效处理，来增强工件的性能，热处理炉要选择对应材料的专用热处理炉；根据需要在相关工序中间加入稳定化处理，来释放工件内部的应力；
55.上述步骤三中根据检测结果优化预打印方案的过程如下：
56.若存在未熔合、气孔、裂纹等内部缺陷，则需要重新修改打印环境的温湿度以及测
试焊接工艺参数：电流、电压、送丝速度，直至打印出合格的预打印件，得到合适的增材软件参数：层高、速度、路径方式；
57.在预打印实验时，仅打印工件的特殊结构部分或将工件整体缩小后打印，能够在减少成本以及测试时间的情况下，对增材工艺参数和增材软件参数进行测试，减少后续毛坯件增材过程中的问题，有利于提高工件的成品率。
58.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
59.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

1.一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：构建工件的三维模型，将三维模型导入iungo pnt软件对增材路径进行仿真；步骤二：执行预打印实验，得到预打印件，对预打印件进行热处理，热处理后对预打印件进行无损检测、化学成分检测以及力学性能检测，得到检测结果；步骤三：若所有检测结果均合格，则进行下一步骤；若其中一个检测结果不合格，则优化预打印方案，重新执行预打印实验；步骤四：开始毛坯件的正式打印，得到毛坯件；步骤五：对毛坯件进行热处理，热处理后，对毛坯件进行尺寸检测和无损检测，对随炉样进行力学性能检测和化学成分检测，得到检测结果；步骤六：若所有检测结果均合格，则进行下一步骤；若尺寸检测不合格，则通过补焊或机加工的方式进行进一步加工，若加工后合格，则进行下一步骤，若加工后不合格，则该毛坯件报废，重新打印毛坯件；若无损检测不合格，则该毛坯件报废，重新打印毛坯件；若随炉样化学成分检测不合格，则该毛坯件报废，更换焊丝后重新打印毛坯件；若随炉样力学性能检测不合格，则该毛坯件报废，重新打印毛坯件；步骤七：对毛坯件进行机加工；步骤八：对机加工后的毛坯件进行尺寸检测，若尺寸检测合格则进行下一步骤，若尺寸检测不合格则重新进行步骤二至步骤八；步骤九：对合格的毛坯件表面进行处理，得到成品工件。2.如权利要求1所述的一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤二中的预打印实验在打印前需要根据预打印需求修改三维模型，并对增材路径进行仿真；所述预打印需求为打印工件的特殊结构或将整个工件进行缩小。3.如权利要求1所述的一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤三中根据检测结果优化预打印方案的过程如下：若存在未熔合、气孔以及裂纹缺陷，则需要重新修改打印环境的温湿度以及测试焊接工艺参数：电流、电压、送丝速度，直至打印出合格的预打印件，得到合适的增材软件参数：层高、速度、路径方式。4.如权利要求1所述的一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤四中正式打印采用的焊接工艺参数为合格的预打印件的焊接工艺参数。5.如权利要求1所述的一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤六中，若工件通过补焊的方式无法达到要求尺寸，则对三维模型进行修改，加大尺寸不合格位置的余量，重新进行打印。6.如权利要求1所述的一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤三和步骤六中力学性能的不合格要求均为：常温下，抗拉强度小于480mpa；300℃下，抗拉强度小于250mpa。7.如权利要求1所述的一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，其特征在于，所述步骤六中，无损检测的不合格要求为：具有条形缺陷、穿透性缺陷或直径大于2mm的圆形缺陷。
8.如权利要求1所述的一种316l不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，其特征在于，所述化学成分检测的化学成分质量百分比的合格要求为：c≤0.030％；si≤1.00％；mn≤2.00％；s≤0.030％；p≤0.045％；16.00％≤cr≤18.00％；10.00％≤ni≤14.00％；2.00％≤mo≤3.00％。

技术总结

本发明公开了一种316L不锈钢材料舱体的电弧增材制造方法，属于电弧增材制造领域，本发明采用预打印实验仅打印工件的特殊结构部分或将工件整体缩小后打印，能够在减少成本以及测试时间的情况下，对增材工艺参数和增材软件参数进行测试，减少后续毛坯件增材过程中的问题，有利于提高工件的成品率，增材制造方法较之传统的铸造方式解决了单件和小批量件交付周期过长，以及单件成品率过低的问题，实现了此类产品的快速的、定制化的交付。定制化的交付。定制化的交付。