间隙填充电弧增材制造成形质量及组织性能研究

目的传统多道焊缝搭接模型存在沉积环境不对称、热量累积严重及最终成形质量差的问题,针对以上情况,提出了间隙填充模型,并研究了该模型对成形质量及组织性能的影响。方法以4043铝合金为填充材料,探究了沉积顺序、沉积方向、道间冷却时间及CMT电弧模式对搭接质量的影响。确定了多层多道沉积策略,分别基于间隙填充模型和传统搭接模型进行了长方体式试样的沉积,对比分析了所成形试样的成形质量、微观组织及力学性能。结果当送丝速度为5 m/min、焊接速度为0.6 m/min时,在CMT+P的电弧模式下,采用由内而外的沉积顺序、道间反向的沉积方向及无道间冷却时间的工艺组合所成形试样的搭接质量最佳,所沉积试样的表面不平度低于0.004 mm2。结论由间隙填充模型和传统搭接模型所成形试样的微观组织和力学性能并无明显差异,但基于间隙填充模型的沉积策略所成形的试样的成形质量更好。其顶部微观组织主要由柱状晶组成,底部微观组织以细小的等轴晶为主,中部的热影响区主要为粗大的柱状晶,且晶粒尺寸分布不均匀,而焊缝区主要由细小的等轴晶和柱状晶组成。

间隙填充电弧增材制造对表面质量的影响

针对单层多道增材制造,提出一种新的搭接模型——间隙填充模型。研究间隙填充模型对多道焊缝表面质量的影响,发现基体中心间距和接触角对成形件表面质量有重大影响。通过计算平均高度、总熔宽、方差和极差定量比较间隙填充模型和传统搭接模型的表面质量。结果表明:间隙填充模型沉积的多道焊缝表面质量明显优于传统搭接模型,提升了表面质量,节约了材料和时间成本。