成熔堆时，焊枪的自动调高系统检测到焊枪与熔堆金属间的距离跟设定值进行比较进行自动调整焊枪的高度，并调节焊枪从里往外(外周侧)缓慢移动，以至形成往外螺旋移动轨迹，同时开始进行下一层的焊接堆积；
[0078](6)重复上述步骤(I) - (5)，完成第二层焊接堆积；
[0079](7)反复上述过程，奇数层焊枪从外往里移动，偶数层焊枪从里往外移动进行逐层熔堆，最终获得一个完整的工件503。
[0080]另外，成形过程中，挡焊剂装置603随着工件的生长逐渐升高。
[0081]本实施例，采用埋弧增材制造方法成形了锥形工件，并且展示了立式成形的方式。
[0082]【实施例4】
[0083]本实例描述通过卧式埋弧增材制造方法制作AP1000核电蒸发器筒体(上筒体连锥形段连下筒体)整体的成形过程，传统工艺中该筒体内壁堆焊厚度约8_的308不锈钢层，蒸发器筒体壁厚约150_，所使用的设备包括:
[0084](I)回转支撑台；
[0085](2)电源；
[0086](3)焊枪；
[0087](4)自动送丝装置；
[0088](5)焊剂自动输送与回收装置；
[0089](6)加热装置；
[0090](7)冷却装置；
[0091](8)基材；
[0092](9)中央控制装置。
[0093]图2为用于表示本实施例的埋弧增材制造方法的示意性说明图，图中省略了电源、自动送丝装置等装置。材料电源参数如下:
[0094]I)特殊制备的焊丝104(C:0.12-0.14%，其它元素与SA508-3 —致)、直径5_ ；
[0095]2)核电用烧结焊剂SJ105HR ；
[0096]3)焊枪数量:34个焊枪604 (并未全部示出)，电源为直流电源，采用焊枪604接电源负极，基材204接电源正极；
[0097]4)焊接工艺参数为:焊接电流900A，焊接电压42V，焊枪604与基材204相对移动速度600?700mm/min (熔池移动速度)。
[0098]采用金属构件埋弧增材制造方法制作环形金属构件，其实施步骤如下:
[0099](I)将圆筒形的基材204的轴线水平配置，并支撑在回转支撑台上，将34个焊枪以约500mm的间距(中央控制装置确定精确位置和移动)平均横向布置在基材204的上方，且调整好每个焊枪与基材204表面(外周面)的距离，并选取焊接的起点；
[0100](2)将焊丝104与焊剂304送至基材204表面，启动电源，导入高能热源，熔化原料丝材及辅料，同时转动基材204，开始每个焊枪第一层第一道(每一层由轴向排列的多道构成)的沉积；
[0101](3)当焊枪604与焊接起点之间形成一段距离后，开始启动焊剂回收装置将其未熔化的焊剂收回，露出渣壳并将其清除，以便于下一道的沉积(堆积)；随后启动冷却装置或加热装置对沉积金属进行冷却或加热，将其基体(第一层时是指基材204，其他层时是指前一层堆积金属)的温度控制在200?300 °C ；
[0102](4)当基材204转动一圈完成第一道沉积时，在控制装置的控制下，所有焊枪604同时往左直线移动3/4熔道宽度距离，同时调整各焊枪604尤其是通过中央控制调整编号18-22五个焊枪与基材204的表面之间的距离，以保证焊接的稳定性，之后开始第一层第二道的沉积成形，此过程中要保证其左右圈道间搭接良好；
[0103](5)当第二道完成后，重复步骤(4)再完成其它的沉积成形，当达到最后一道时，其相邻焊枪的最后一道结束点与第一道起点要搭接良好，以至完成第一层的沉积；
[0104](6)当完成第一层的沉积后，所有焊枪自动提升一层沉积厚度(即层后)之高度，开始第二层的第一道沉积，第一层焊枪的结束点即为第二层第一道的开始点，连续沉积；
[0105](7)当第二层第一道沉积完成后，所有焊枪同时往右直线移动3/4熔道距离，同时各焊枪自动调整其与基材之间的距离，以保证焊接的稳定性，开始第二层第二道的沉积，使其左右圈道间搭接良好；
[0106](8)当完成第二层第二道沉积完成时，重复步骤(7)，再完成其它的沉积道，当达到最后一道时，其相邻焊枪的最后一道结束点与第一道起点要搭接良好，以至完成第二层的沉积；
[0107](9)重复步骤(6)至步骤(8)，再完成其它沉积层，此过程中，相邻沉积层焊枪的移动方向可以相反，最终连续沉积形成整个金属构件。
[0108]焊接成形后，不锈钢基材204成为了蒸发器筒体的一部分，实现了异种材料直接连接成形，从而改变了传统工艺在锻造SA508-3筒体后再在其内壁堆焊308不锈钢的制造方式，减少了工艺工序，提高了工作效率和质量，也可用普通碳钢在后续机加工中去除。
[0109]按照传统锻造工艺，蒸发器筒体分为6段(见【背景技术】)，分别锻制再整体组焊而成，而本实施例由于是多个(34个)焊枪并排排布整体成形，极大的提高了成形效率；自然也可以根据客户要求调整焊枪数量和排布，分段成形。
【主权项】
1.一种金属构件埋弧堆焊成形方法，其特征在于: 将焊接电源的两极分别接至焊枪和基材，同步输送颗粒状焊剂及金属焊丝于基材表面，接通电源，焊丝在焊剂覆盖下与基材之间产生电弧，使焊丝及基材表面局部熔化，在基材表面形成熔池，持续输送焊丝与焊剂，根据零件数模数据控制焊枪与基材的相对移动轨迹，实现在基材上逐层堆焊沉积，成形出金属构件。
2.根据权利要求1所述的金属构件埋弧堆焊成形方法，其特征在于: 根据成形金属构件材料不同，所用焊丝直径为2_?8_。
3.根据权利要求1所述的金属构件埋弧堆焊成形方法，其特征在于: 与焊丝材质匹配的焊剂由氧化物、或者、氧化物与齒化物、或者、氧化物与齒化物及金属粉末组成。
4.根据权利要求1所述的金属构件埋弧堆焊成形方法，其特征在于: 所使用的电源用直流电源或交流电源，在使用直流电源时，焊丝接正极或负极，根据焊丝直径的不同，电流为200A?2000A，电压为30V?50V。
5.根据权利要求1所述的金属构件埋弧堆焊成形方法，其特征在于: 根据成形工件材料和尺寸要求，对基材或焊层进行加热或冷却，控制基材或焊层的温度为100?400 0C O
6.根据权利要求1所述的金属构件埋弧堆焊成形方法，其特征在于: 根据成形金属构件的尺寸、形状和效率要求，焊枪的数量为I?100个，多焊枪排布时，相邻焊枪间距为50?500mm。
7.根据权利要求1所述的金属构件埋弧堆焊成形方法，其特征在于: 基材用于为构件成形提供工装支撑，其尺寸、形状按照堆焊金属要求设计制作，厚度不小于5mm ο
8.根据权利要求1所述的金属构件埋弧堆焊成形方法，其特征在于: 根据生产要求不同，基材选用与堆焊金属相同或不同的材料，在金属堆焊完成后，基材予以保留作为成形构件一部分或通过后续机加工去除。
9.根据权利要求1所述的金属构件埋弧堆焊成形方法，其特征在于:用于SA508-3、SA387F22、SA182F11、12 % Cr、316LN、3.5 % NiCrMoV、3.5NiMoV、30Cr2Ni4MoV 或24Cr2NiIMolV材料构件的成形制造。
10.根据权利要求1所述的金属构件埋弧堆焊成形方法，其特征在于:用于核电站压力容器、蒸发器、稳压器、换热器、主管道材料、石化加氢反应器、煤裂化石油气材料、电站高中低压转子材料、冶金乳棍材料、船舶曲轴或舵杆材料的成形制造。
【专利摘要】本发明提供一种高效、具有良好力学性能的金属构件埋弧增材制造方法。本发明的金属构件埋弧堆焊成形方法为：将焊接电源的两极分别接至焊枪和基材，同步输送颗粒状焊剂及金属焊丝于基材表面，接通电源，焊丝在焊剂覆盖下与基材之间产生电弧，使焊丝及基材表面局部熔化，在基材表面形成熔池，持续输送焊丝与焊剂，根据零件数模数据控制焊枪与基材的相对移动轨迹，实现在基材上逐层堆焊沉积，成形出金属构件。
【IPC分类】B23K9-04, B23K9-18
【公开号】CN104526114
【申请号】CN201410617509
【发明人】不公告发明人
【申请人】南方增材科技有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月4日