[发明专利]一种弧焊增材制造用铝合金粉芯丝

说明书

本发明公开了一种弧焊增材制造用铝合金粉芯丝，包括铝合金金属外皮和粉芯，所述粉芯中含有第二主族元素钡、锶或钙中的一种或几种。所述粉芯中还可以含有氮化锰，所述氮化锰的含量为所述粉芯总质量的5％以下。本发明通过在弧焊增材制造用铝合金粉芯丝的粉芯中加入第二主族元素钡、锶或钙中的一种或几种，减少了制作成品中由氢产生的气孔，降低了气孔率，同时还可以避免由氢带来的氢脆。

技术领域

本发明涉及一种增材制造用铝合金金属粉芯丝，尤其涉及一种弧焊增材制造用铝合金粉芯丝。

背景技术

在过去的 30 年中，增材制造技术已经受到加工制造业越来越多的关注，尤其是模具制造和成型行业，增材制造技术使得产品的生产周期显著缩短。增材制造技术主要有送丝增材制造技术和送粉制造技术。相比于送粉增材制造技术，送丝增材制造技术采用金属丝作为填充材料。其材料利用率可以达到 100%，并且其增材效率远大于送粉增材制造技术，可以达到 2500cm³/h（相当于 330g/min），且相对于送粉增材制造技术环境更加干净。因此，送丝增材制造技术具有良好的应用前景。目前在航空、汽车以及快速制模等领域，送丝增材制造技术的应用主要集中在生产成形尺寸精度高、表面质量好、性能优良以及具有复杂形状的功能部件和一些贵重金属部件。送丝增材技术按照能量源种类可以划分为三类：激光、电子束以及弧焊增材制造技术。

送丝增材制造技术所采用的铝合金丝材，通常通过连续铸造的圆棒来生产，然后将其加热到一定的温度轧制，再经一系列模具拉制，使其直径减小到所需尺寸，制成实心的铝合金丝材。这种实心铝合金丝材加工难，加工周期长，成份调节困难。具有粉芯的铝合金丝材，可以方便调节成份有具有环保和利用率高的优点，但是，现有技术中有粉芯的铝合金丝材却存在成品气孔多的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种弧焊增材制造用铝合金粉芯丝，由其制作的成品气孔率低。

本发明的技术方案如下：

一种弧焊增材制造用铝合金粉芯丝，包括铝合金金属外皮和粉芯，所述粉芯中含有第二主族元素钡、锶或钙中的一种或几种。本发明在弧焊增材制造用铝合金粉芯丝的粉芯中加入第二主族元素钡、锶或钙中的一种或几种，钡、锶和钙元素均可以在焊接时溶解并且结合金属中的氢，防止氢在凝固时以气体形式从焊缝中冒出，从而减少了制作成品中由氢产生的气孔，降低了气孔率。而锶除了能降低气孔率，还可以进一步细化晶粒，增强成品的力学性能。

优选地，所述粉芯中还含有氮化锰，所述氮化锰的含量为所述粉芯总质量的5％以下。在粉芯中加入氮化锰，氮化锰可以在焊接时释放氮气，释放的氮气能够将氢从熔化的焊接金属中带出，从而减少了成品中氢气的含量，进一步减少了气孔，避免了成品中氢脆的产生，增强了成品的机械性能。

优选地，所述氮化锰的含量为所述粉芯总质量的2%-4.5%。

优选地，所述钡元素含量为所述粉芯总质量的0.1%-1.5%。

优选地，所述粉芯中含有占所粉芯总质量10%以下的钙硅钡合金。

优选地，所述锶元素含量为粉芯总质量的1%-10%。

优选地，所述粉芯中含有占所述粉芯总质量３%以下的硅锶合金。

优选地，所述粉芯中含有占所述粉芯总质量0.05%-2%的硅锶合金。

优选地，所述粉芯中含有所述粉芯中还含有K₃AlF₆和钙硅合金、锆硅合金或钙硅钡合金粉中的一种或几种。在粉芯中加入K₃AlF₆能使焊接时铝合金粉芯丝更好地渗透到母材中，使得焊接时起弧性能好、电弧的稳定性好、飞溅小。

优选地，所述铝合金金属外皮中含有锶。在铝合金金属外皮中加入锶，使得锶在整个铝合金粉芯丝中含量更加均匀，焊接成品的中气孔率更低。