一种修复船舶用受损螺旋桨黄铜C35300合金构件的方法

摘要

本发明公开了一种修复船舶用受损螺旋桨黄铜C35300合金构件的方法，包括如下步骤：S1：检测待修复螺旋桨黄铜C35300合金构件的损伤区域，确定该构件损伤区域的形状尺寸，并规划电弧增材制造修复路径及工艺参数，根据该规划修复路径及工艺参数确定焊道尺寸，同时计算增材修复所需的焊道数量；S2：对该构件待修复区域进行预处理；S3：以铜合金焊丝作为熔覆材料，采用氩气和氦气的混合气体作为保护气体，以冷金属过渡技术焊接按照规划路径进行增材制造修复，完成电弧增材制造修复船舶用受损螺旋桨黄铜C35300合金构件。本发明可以实现船舶类受损铜合金零件的再利用，提高材料利用率，降低生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及铜合金增材再制造技术领域，具体而言是船舶用受损螺旋桨合金构件的增材再制造，尤其涉及一种CMT电弧增材制造修复船舶用受损螺旋桨黄铜C35300合金构件的方法。

背景技术

CMT增材制造技术是属于电弧增材制造技术中的一种，电弧增材制造技术借鉴了气体保护焊方法并进行了优化，是以金属丝作为增材制造的基本材料，电弧作为热源将金属丝融化，采用高温液态金属熔滴过渡的方式，逐层堆焊的制造出结构致密的实体零件。电弧增材制造成形件的结构均匀，冶金结合性能好，相比较其他增材制造技术，该技术的生产效率高，适合于大型零部件的制造。根据热源的性质，将电弧增材制造技术分为三种：气体金属电弧焊、钨极气体保护焊和等离子弧焊，其中，气体金属电弧焊技术的沉积速率较高，是钨极气体保护焊技术或等离子弧焊技术的2～3倍。然而气体金属电弧焊不太稳定，由于电流直接作用于进料，会产生更多的焊缝烟尘和飞溅。为了减少飞溅、降低热输入量，扩展气体金属弧焊的应用范围，开发研究了CMT冷金属过渡技术，该技术优化了增材过程与送丝之间的联系，通过控制系统接收焊丝短路信号进行反馈，控制焊丝与基体之间的接触，形成一个循环往复的增材过程，该技术可有效的减小熔覆层凝固收缩过程中的变形。CMT电弧增材修复技术是以CMT电弧增材制造技术为基础，对零件受损部位进行分析，构建模型，将之应用于合金零件的修复再制造。

黄铜合金具有良好的耐蚀性能，强度硬度高，广泛应用于船舶用螺旋桨等零部件的制造。镍铝青铜合金与黄铜合金具有良好的冶金相容性，且具有更为优良的耐腐蚀性，强度高，将之应用于黄铜合金的再制造可以获得具有结合强度高的熔覆层，并能够实现对基体黄铜合金表面硬度及耐蚀性的提高。

在船舶实际应用过程中，由于受摩擦磨损及长时间海水侵蚀，一些铜合金零部件由于尺寸缺失以及表面性能的降低不能满足服役要求，只能通过更换备用零件的方式来满足船舶的正常运行，同时报废零部件处理方式不合理会造成资源的巨大浪费，降低材料的利用率，若处理不当则会造成空气污染，影响生存环境。因此开发一种能够再制造修复这类受损零件的方法十分有必要。

发明内容

本发明的目的在于提高船舶类应用铜合金零件的服役寿命，提供了一种CMT电弧增材制造修复船舶受损黄铜螺旋桨合金构件的方法，该方法实现修复船舶受损黄铜螺旋桨构件的过程中利用氩气和氦气混合气体作为保护气体。

本发明采用的技术手段如下：

一种CMT电弧增材制造修复船舶用受损螺旋桨黄铜C35300合金构件的方法，包括如下步骤：

S1：检测待修复螺旋桨黄铜C35300合金构件的损伤区域，确定该构件损伤区域的形状尺寸，并规划电弧增材制造修复路径及工艺参数，根据该规划修复路径及工艺参数确定焊道尺寸，同时计算增材修复所需的焊道数量；

S2：对该构件待修复区域进行预处理；

S3：以铜合金焊丝作为熔覆材料，采用氩气和氦气的混合气体作为保护气体，以冷金属过渡技术焊接按照规划路径进行增材制造修复，完成电弧增材制造修复船舶用受损螺旋桨黄铜C35300合金构件。

进一步地，在所述步骤S3中，所述铜合金焊丝为SG-CuAl8Ni6铜合金焊丝。

进一步地，所述铜合金焊丝的直径为1.2mm。

进一步地，在所述步骤S3中，所述氩气和氦气在所述混合气体中的体积占比分别为氦气占比70％，氩气占比30％，所述混合气体经焊枪喷嘴连续输送至增材区域。

进一步地，在所述步骤S3中，所述冷金属过渡技术焊接过程中采用的电源为福尼斯TPS4000CMT Advanced焊接电源，增材制造修复过程中电流范围为170-223A，电压范围为15.8-20.3V，送丝速度范围为7.5m/分钟～9m/分钟，焊枪行走速度范围为5mm/秒～7mm/秒，保护气体流量为15-20L·min

进一步地，在所述步骤S2中，预处理手段为：对螺旋桨黄铜C35300合金构件受损部位进行打磨，打磨平整后使用丙酮进行超声清洗，去除螺旋桨黄铜C35300合金构件在使用过程中受损区域表面腐蚀区以及产生的氧化层和油污，使其露出金属光泽。

进一步地，在所述步骤S3中，所述增材制造修复过程中，在增材沉积前几层焊道时，采用金属毛刷去除焊道表面氧化层及飞溅，之后直接进行沉积直至完成全部层数，完成电弧增材制造修复船舶用受损螺旋桨黄铜C35300合金构件。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明所述的CMT电弧增材制造修复船舶受损黄铜螺旋桨构件的方法可以实现船舶类受损铜合金零件的再利用，提高材料利用率，降低了生产成本；且在再制造过程中，优化了增材过程与送丝之间的联系，通过控制系统接收焊丝短路信号进行反馈，控制焊丝与基体之间的接触，形成一个循环往复的增材过程，该过程降低了再制造过程中的热输入，可有效的减小熔覆层凝固收缩过程中的变形，提高了成形的尺寸精度，且过程中飞溅少，降低后续处理的成本。进行合金零件再制造时，能够根据该技术下单层焊道焊接参数及焊道尺寸确定相应工艺参数以获得尺寸精度较高的修复层。

基于上述理由本发明可在铜合金增材再制造等领域广泛推广。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

一种CMT电弧增材制造修复船舶用受损螺旋桨黄铜C35300合金构件的方法，包括如下步骤：

S1：检测待修复螺旋桨黄铜C35300合金构件的损伤区域，确定该构件损伤区域的形状尺寸，并规划电弧增材制造修复路径及工艺参数，根据该规划修复路径及工艺参数确定焊道尺寸，同时计算增材修复所需的焊道数量；

S2：对该构件待修复区域进行预处理；

S3：以铜合金焊丝作为熔覆材料，采用氩气和氦气的混合气体作为保护气体，以冷金属过渡技术焊接按照规划路径进行增材制造修复，完成电弧增材制造修复船舶用受损螺旋桨黄铜C35300合金构件。

进一步地，在所述步骤S3中，所述铜合金焊丝为SG-CuAl8Ni6铜合金焊丝。

进一步地，所述铜合金焊丝的直径为1.2mm。

进一步地，在所述步骤S3中，所述氩气和氦气在所述混合气体中的占比分别为氦气体积占比70％，氩气占比30％，所述混合气体经焊枪喷嘴连续输送至增材区域。

进一步地，在所述步骤S3中，所述冷金属过渡技术焊接过程中采用的电源为福尼斯TPS4000CMT Advanced焊接电源，增材制造修复过程中电流范围为170-223A，电压范围为15.8-20.3V，送丝速度范围为7.5m/分钟～9m/分钟，焊枪行走速度范围为5mm/秒～7mm/秒，保护气体流量为15-20L·min

进一步地，在所述步骤S2中，预处理手段为：对螺旋桨黄铜C35300合金构件受损部位进行打磨，打磨平整后使用丙酮进行超声清洗，去除螺旋桨黄铜C35300合金构件在使用过程中受损区域表面腐蚀区以及产生的氧化层和油污，使其露出金属光泽。

进一步地，在所述步骤S3中，所述增材制造修复过程中，在增材沉积前几层焊道时，采用金属毛刷去除焊道表面氧化层及飞溅，之后直接进行沉积直至完成全部层数，完成电弧增材制造修复船舶用受损螺旋桨黄铜C35300合金构件。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。