[发明专利]一种减少铝合金电弧熔丝增材制造气孔的方法

说明书

本发明提供一种减少铝合金电弧熔丝增材制造气孔的方法，包括步骤：将N个辅助电源的正极与GMA主路电源正极连接，GMA枪与N个辅助枪围合成圆锥，GMA枪、基板与N个辅助枪之间产生耦合电弧，辅助电源用于引出部分熔丝电流，减小堆积层热输入；设置电弧熔丝增材制造过程的工艺参数及总辅助电流I_p与总电流I的比值；重复以上步骤直至完成铝合金构件的成形。本发明通过调控总辅助电流I_p与总电流I的比值，减少铝合金电弧熔丝增材制造中的气孔缺陷，在保持高堆积效率和低设备成本的基础上，有效地降低堆积层的热输入，减少前一堆积层的重熔面积，显著地减少气孔的形核质点，从而有效改善铝合金中的气孔缺陷。

技术领域

本发明属于金属构件增材制造技术领域，具体涉及一种减少铝合金电弧熔丝增材制造气孔的方法。

背景技术

铝合金具有密度低、强度高、塑性好、耐腐蚀性好等优点，因而广泛应用于各个领域。相比于传统的铸造、锻压等需要进一步机加工制备铝合金构件的方法，电弧熔丝增材制造具有材料利用率高、堆积效率高、设备成本低和环境友好等特点。然而，通过电弧熔丝增材制造工艺制备的铝合金中存在严重的气孔缺陷。气孔减小了铝合金构件的承载面积，导致铝合金性能下降。铝合金中气孔缺陷主要是由于氢在液态和固态铝合金中溶解度的巨大差异而导致的。

目前，国内外解决这一问题的主要方法有：1)减小电弧熔丝增材制造工艺的热输入，如减小堆积电流、减小送丝速度与堆积速度比。尽管该方法可以有效地减少气孔，但同时也降低了堆积效率；2)改变电弧模式，采用冷金属过渡(Cold Metal Transition，CMT)工艺制备铝合金，其中变极性复合脉冲CMT由于低热输入的特点可以显著减少气孔含量；3)采用层间处理工艺，如层间轧制，该层间处理工艺有效地降低铝合金结构件的气孔含量，但同时增加机械结构的复杂性和设备成本。

中国专利申请号：201910513494.6名为“一种弧焊增材制造用铝合金粉芯丝”提出了一种弧焊增材制造用铝合金粉芯丝，在铝合金粉芯丝中加入钡、锶或钙中的一种或几种。该铝合金粉芯丝用于电弧熔丝增材制造可以降低铝合金的气孔率，同时避免由氢导致的氢脆，但是该弧焊增材制造用铝合金粉芯丝在不同型号的铝合金熔丝增材制造过程中，需要重新制造，增加了丝材的成本。

中国专利申请号：201811034141.X名为“铝合金激光-双脉冲MIG复合热源电弧增材制造方法及工件”提出了一种铝合金激光-双脉冲MIG复合热源电弧增材制造方法，将低功率脉冲激光与双脉冲MIG电弧进行复合，同时具有激光焊与电弧焊两种工艺特点，可以有效地减少甚至消除铝合金试样的气孔缺陷，但是该工艺通过引入激光设备，显著地提高了设备成本。因此，有必要提出一种新方法，在保持高堆积效率和低设备成本的基础上，减少传统铝合金电弧熔丝增材制造气孔缺陷的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种减少铝合金电弧熔丝增材制造气孔的方法，在保持高堆积效率和低设备成本的基础上，减少传统铝合金电弧熔丝增材制造气孔缺陷的问题。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种减少铝合金电弧熔丝增材制造气孔的方法，包括以下步骤：