【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及沖擊轉輪制造工藝，特別提供一種異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法。
技術介紹
1、沖擊式水輪機是借助特殊導水機構，將來自壓力管道的水沖向轉輪，使其旋轉并帶動發電機轉子發電，多用于高水頭、小流量的水電站。沖擊轉輪作為機組的核心過流部件，目前傳統的制造方法主要采用整體砂鑄、整體鍛造、數控加工等減材和等材制造方法，生產制造的構件性能、設備能力等難以滿足要求。
2、電弧增材制造是以電弧為熱源，絲材為填充材料，通過熔池由點-線-面-體的逐層堆積過程，實現零構件的增材制造，因其具有熔敷效率高、制造成本低、材料利用率高等優點，特別適合于大、中型金屬構件的快速制造。但采用現有牌號的焊絲增材制造的鋼構件無法滿足沖擊轉輪的具體服役性能要求。
技術實現思路
1、針對現有技術不足，本專利技術提出了一種異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，開發了一種適合于電弧增材制造水輪機用沖擊轉輪的超低碳馬氏體不銹鋼絲材和增材制造工藝方法。即根據水輪機用沖擊轉輪的成分特點與性能要求，確定其合金系統以及各元素含量，采用熔化極氣體保護焊沉積方式，通過優化沉積工藝參數，制造滿足使用性能要求的水輪機用沖擊轉輪，采用本專利技術所述方法可縮短制造周期、提高沖擊轉輪整體性能。
2、本專利技術解決的第一個技術問題，是提供一種異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，滿足沖擊轉輪的高質量、快速制造的需求。
3、本專利技術解決的第二個技術問題，是提供一種能夠實現良好強韌性與耐蝕性，具有低飛濺、低熔渣
4、本專利技術的技術方案為：
5、一種異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于：以電弧熔絲增材方法制備沖擊轉輪，沖擊轉輪沿圓周拆分成輪輻單元和勺斗單元，輪輻單元與勺斗單元為異種材質；
6、拆分后的輪輻單元采用砂型鑄造、電渣熔鑄或整體鍛造成形方法制造；
7、輪輻單元斗跟處按拆分后勺斗單元結構特點預留增材區，以此區域為開始點進行勺斗單元電弧熔絲增材制造，勺斗電弧熔絲增材制造過程采用引弧、收弧、防變形處理措施，完成沖擊轉輪整體制造。
8、所述輪輻單元采用20simn材料制備，勺斗單元采用0cr13ni5mo馬氏體不銹鋼材料制備。
9、沖擊轉輪的化學成分要求如表1所示，結合低飛濺、低熔渣、合適表面張力的電弧增材制造工藝要求，本專利技術選擇超低碳的ni-mn-cr-mo-cu作為超低碳馬氏體不銹鋼絲材的合金體系。
10、表1水輪機用沖擊轉輪鑄件化學成分要求(w.t％)
11、
12、電弧熔絲增材制造采用超低碳馬氏體不銹鋼絲材，所述絲材成分為質量百分數：c≤0.04％，mn≤0.15％，si≤0.70％，cr?12.0-13.0％，ni?5.00-6.00％，mo?0.50-0.70％，s≤0.008％，p≤0.015％，fe余量。
13、所述絲材的制備方法為：選用高純鐵、低碳錳鐵、低碳硅鐵以及純碳、金屬鉬、金屬鉻、金屬鎳、金屬銅作為原材料，進行焊絲鋼的冶煉，冶煉采用500kg的真空感應爐；冶煉后澆鑄成直徑為100mm的金屬鑄錠，然后將金屬鑄錠鍛造成50×50mm的方坯，再經軋機軋成直徑為8mm的盤條；盤條經過退火、粗拉、精拉、纏繞加工成直徑為1.2mm的成品絲材。
14、作為優選的技術方案：
15、采用熔化極氣體保護焊沉積方式進行電弧增材制造，具體工藝參數為：電流145a、電壓23v、增材速度600mm/min、保護氣采用98％ar+2％co2混合氣體，流量為25ml/min，焊道之間的搭接量為30％，層間溫度控制在不高于300℃。
16、引弧及收弧處理，添加引弧板和息弧板，或在構件的最外層引弧和息弧。
17、防變形和應力措施，對斗跟部增材制造開始區域設置基座，進行剛性固定，預留加工尺寸，焊后消應力退火處理，減少變形和殘余應力。
18、與現有技術相比，本專利技術具有如下優點：
19、(1)采用一種異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造沖擊轉輪，以異種材質增材制造理念為基礎，滿足沖擊轉輪的高質量、快速制造的需求；可降低大型沖擊轉輪的生產難度和對設備規模的要求，制造難度明顯降低；近凈成形可減少后期加工余量，提高金屬利用率，制造成本和制造工期大大降低。
20、(2)采用水輪機用沖擊轉輪的超低碳馬氏體不銹鋼絲材，能夠實現良好強韌性與耐蝕性，具有低飛濺、低熔渣、合適表面張力的優點，同時形成了一種水輪機用沖擊轉輪快速增材制造的工藝方法，具有較強的實用性以及推廣價值，容易實現工程化應用。
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1.一種異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于：以電弧熔絲增材方法制備沖擊轉輪，沖擊轉輪沿圓周拆分成輪輻單元和勺斗單元，輪輻單元與勺斗單元為異種材質；
2.按照權利要求1所述異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于：所述輪輻單元采用20SiMn材料制備，勺斗單元采用0Cr13Ni5Mo馬氏體不銹鋼材料制備。
3.按照權利要求1所述異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于，電弧熔絲增材制造采用超低碳馬氏體不銹鋼絲材，所述絲材成分為質量百分數：C≤0.04％，Mn≤0.15％，Si≤0.70％，Cr?12.0-13.0％，Ni?5.00-6.00％，Mo0.50-0.70％，S≤0.008％，P≤0.015％，Fe余量。
4.按照權利要求3所述異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于，所述絲材的制備方法為：選用高純鐵、低碳錳鐵、低碳硅鐵以及純碳、金屬鉬、金屬鉻、金屬鎳、金屬銅作為原材料，進行焊絲鋼的冶煉，冶煉采用500kg的真空感應爐；冶煉后澆鑄成直徑為100mm的金屬鑄錠，然后將金屬鑄錠鍛造成50×50mm的方坯，再經軋
5.按照權利要求1所述異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于：采用熔化極氣體保護焊沉積方式進行電弧增材制造，具體工藝參數為：電流145A、電壓23V、增材速度600mm/min、保護氣采用98％Ar+2％CO2混合氣體，流量為25mL/min，焊道之間的搭接量為30％，層間溫度控制在不高于300℃。
6.按照權利要求1所述異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于：引弧及收弧處理，添加引弧板和息弧板，或在構件的最外層引弧和息弧。
7.按照權利要求1所述異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于：防變形和應力措施，對斗跟部增材制造開始區域設置基座，進行剛性固定，預留加工尺寸，焊后消應力退火處理，減少變形和殘余應力。
...【技術特征摘要】
1.一種異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于：以電弧熔絲增材方法制備沖擊轉輪，沖擊轉輪沿圓周拆分成輪輻單元和勺斗單元，輪輻單元與勺斗單元為異種材質；
2.按照權利要求1所述異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于：所述輪輻單元采用20simn材料制備，勺斗單元采用0cr13ni5mo馬氏體不銹鋼材料制備。
3.按照權利要求1所述異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于，電弧熔絲增材制造采用超低碳馬氏體不銹鋼絲材，所述絲材成分為質量百分數：c≤0.04％，mn≤0.15％，si≤0.70％，cr?12.0-13.0％，ni?5.00-6.00％，mo0.50-0.70％，s≤0.008％，p≤0.015％，fe余量。
4.按照權利要求3所述異種材質沖擊轉輪的電弧增材制造方法，其特征在于，所述絲材的制備方法為：選用高純鐵、低碳錳鐵、低碳硅鐵以及純碳、金屬鉬、金屬鉻、金屬鎳、金屬銅作為原材料，進行焊絲鋼的冶煉，冶煉采...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙嶺，高云保，王增睿，王宇，溫秋林，王璨，張海軍，李瑞新，曹衡，
申請(專利權)人：中國機械總院集團沈陽鑄造研究所有限公司，
類型：發明
國別省市：
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