[发明专利]一种改善铝合金拉伸性能的CMT增材制造方法

说明书

本发明公开一种改善铝合金拉伸性能的CMT增材制造方法，在铝合金CMT增材制造过程中，加入锌箔片。在CMT电弧作用下，锌箔片融化进入熔池中。合金中Zn元素通常不以第二相的形式存在，而主要均匀的固溶于基体中。与未加入锌箔片的沉积零件比较，加入锌箔片的晶粒得到了细化；加入锌箔片后试样的极限抗拉强度和延展率均得到了提高。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，更加具体地说，涉及利用冷金属过渡(cold metaltransfer，CMT)焊接同时添加锌薄片的方法进行铝合金的增材制造，从而提高铝合金沉积零件的抗拉强度。

背景技术

铝合金增材制造拥有广阔的市场前景，例如：航空航天和交通运输。增材制造技术可以实现难加工材料和复杂零件的快速成形制造。增材制造(Additive Manufacturing,AM)技术属于一种自下而上的制造方法，通过计算机辅助设计(computer aided design,CAD)的数据利用材料逐层累积的方法制造实体零件。但是增材制造技术中一些尚未解决的突出问题制约了铝合金产品的推广运用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改善铝合金拉伸性能的CMT增材制造方法，为了进一步提高沉积零件的拉伸性能，本发明提出加入Zn元素细化铝合金的显微组织，从而在常温(20—25摄氏度)条件下，改善沉积零件的拉伸性能。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种改善铝合金拉伸性能的CMT增材制造方法，在完成一层(或者一道)铝合金CMT增材制造后，在该层上设置锌箔片，再进行下一层(道)的CMT增材制造，直到完成CMT增材制造。

在上述技术方案中，在CMT电弧作用下，锌箔片融化进入熔池中，以实现复合，即在CMT增材制造中每堆焊一道焊缝放置一层锌箔片，锌箔片被下一道焊缝的CMT焊接电弧熔化，并进入焊接熔池中。

在上述技术方案中，母材为铝合金6061，焊丝选用ER4043。

在上述技术方案中，锌箔片厚度为0.01—0.05mm，为能够CMT电弧作用下融化为适当。

在上述技术方案中，CMT冷金属过渡焊采用铝合金程序，平均电流为80—90A，平均电压为20—25V，送丝速度为4—6m/min，焊枪总体行走速度为0.3—0.5m/min，气体流量为10—20L/min。

在本发明的技术方案中，在铝合金CMT增材制造过程中，加入锌箔片。在CMT电弧作用下，锌箔片融化进入熔池中。合金中Zn元素通常不以第二相的形式存在，而主要均匀的固溶于基体中，Zn作为固溶原子，可以强烈地束缚空位，降低空位浓度，使原子扩散速度降低。所以，Zn元素可以通过影响其他相的析出来影响合金的组织。通过在铝合金的CMT增材制造中加入一定的Zn元素来获得具有优秀拉伸性能的增材制造沉积零件，细化铝合金CMT沉积零件的显微组织从而提高力学性能。

附图说明

图1是本发明中CMT增材制造过程的示意图。

图2是本发明中使用的拉伸试样尺寸示意图。

图3是本发明实施例中沉积零件的显微组织金相照片，其中(a)未加Zn进行增材沉积的零件组织，(b)添加金属Zn进行增材沉积的零件组织。

图4是本发明实施例中沉积零件的拉伸性能对比柱状图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。