摆弧工艺对丝-弧增材制造Al5356直壁构件成形质量和组织性能的影响

王晋, 孙高明, 杨全涛, 史秋月, 孙建新, 张元好

材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (05) : 93-102.

摆弧工艺对丝-弧增材制造Al5356直壁构件成形质量和组织性能的影响

  • 王晋, 孙高明, 杨全涛, 史秋月, 孙建新, 张元好
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摘要

在丝-弧增材制造过程中对焊枪施加不同频率和摆幅的侧向摆动,制备Al5356直壁构件。通过表面波纹度计算、微观组织分析和拉伸性能测试,研究了摆弧参数对Al5356直壁构件成形质量、孔隙分布、显微组织和力学性能的影响规律。研究发现,在丝-弧增材制造中应用摆弧工艺能够显著改善直壁样品的成形精度,减少孔隙缺陷,均匀化组织及提升样品的力学性能。在实验参数范围内,与无摆弧工艺相比,施加摆弧工艺可将Al5356直壁样品的表面波纹度减小60%,孔隙率和最大孔隙直径从超过0.65%和33μm分别降至0.20%和10μm以下,X方向(沉积方向)和Z方向(构建方向)的平均抗拉强度分别提升了约13%和15%,而平均伸长率分别提高了约27%和25%。电弧摆动频率比摆幅对提高沉积构件表面质量、分散孔隙、减小孔隙尺寸具有更显著的效果,这是由于高频率的电弧振荡对熔池具有强烈搅拌作用,使沉积焊道横向的温度更均匀。沉积构件力学性能的提升主要归因于孔隙缺陷的减少和微观组织的均匀化。在丝-弧增材制造中正确应用摆弧工艺对提升构件的成形质量和力学性能有积极意义。

关键词

丝-弧增材制造 / 铝合金 / 孔隙率 / 成形质量 / 显微组织 / 力学性能

中图分类号

TG44

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王晋, 孙高明, 杨全涛, 史秋月, 孙建新, 张元好. 摆弧工艺对丝-弧增材制造Al5356直壁构件成形质量和组织性能的影响. 材料工程. 2025, 53(05): 93-102

基金

湖北省自然科学基金(2023AFB1033); 湖北汽车工业学院博士科研启动基金(BK202310); 新能源汽车关键材料湖北省重点实验室(筹)2021年度开放基金(QCCLSZK2021B04)

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