基于冷金属过渡焊接的铝合金增材制造工艺研究

摘要

5183铝合金具有优异的比强度、比刚度及耐腐蚀性能，在航空航天及交通运输领域应用广泛。使用增材制造技术加工5183铝合金构件在缩短周期、降低成本等方面具有显著优势，但是目前采用丝弧增材工艺制造的铝合金具有表面精度低、力学性能不佳等问题。本文采用基于冷金属过渡焊接的工艺制造5183铝合金薄壁件，研究工艺参数对增材形貌及力学性能的影响规律。结果表明，当焊接速度为7 mm/s、焊接电流为110 A时，焊缝表面光滑，成形系数λ接近1，是所选范围内最优的焊接工艺参数。沉积态铝合金中下部区域层内晶粒组织以细小的等轴晶为主，而层间晶粒有枝晶破碎和晶粒粗化现象。所选取试样在水平方向和竖直方向上的平均抗拉强度分别为245.2、211.7 MPa，各向异性特征不明显，平均断后伸长率分别为19.5%和10.3%，高度方向塑性较差。试样拉伸断口位于层间结合区域，在气孔侧壁上分布有很多细小的微裂纹，证明气孔与裂纹降低了铝合金承载外部载荷的能力，同时也增加了构件的开裂倾向。

关键词

电弧焊接 / 快速成型 / 铝合金 / 力学性能

基金资助

国家自然科学基金（51705133）