激光功率对5356铝合金激光诱导mig电弧

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1、第39卷第9期焊接学报Vol.39(9):013−0182018年9月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONSeptember2018激光功率对5356铝合金激光诱导MIG电弧增材制造组织性能的影响孙承帅，张兆栋，刘黎明(大连理工大学辽宁省先进连接技术重点实验室，大连　116024)摘要：为了改善MIG电弧增材制造5356铝合金的组织及力学性能，将低功率激光与MIG电弧增材制造结合，采用低功率脉冲激光诱导MIG电弧增材制造技术进行了不同激光功率下5356铝合金单道多层墙体成形试验，分析了激光功率对沉积态5356铝合金组织、显微硬度

2、及拉伸性能的影响.结果表明，低功率脉冲激光诱导MIG电弧增材制造成形试样整体冶金结合良好、无明显的未熔合现象.墙体的微观组织主要呈等轴晶状，与单MIG电弧堆积的墙体相比，等轴晶变得细小均匀，显微硬度提高，波动较小.加入激光可以减少Fe元素、Si元素含量和气孔数量，使墙体的力学性能提高，当激光功率为300W时达到最大值，较单MIG电弧堆积墙体的抗拉强度提高了12.0%.关键词：增材制造；激光诱导MIG电弧；5356铝合金；组织和性能中图分类号：TG455文献标识码：Adoi：10.12073/j.hjxb.20183902160序　　言好，但钨极不能承载较大电流，从而降低了

3、成形效率.MIG电弧增材热输入量大，成形效率高，但焊随着现代化工业的发展和需求，航空航天、国接过程中电弧稳定性较差，可控性不好，易形成熔防军工、轨道交通等领域的生产制造逐渐倾向几何池外溢和坍塌等成形缺陷，最终影响了零件精度[6-7].形状复杂、高精度、高性能、低成本和低周期的趋为了提高增材制造成形零件的精度，文中提出采用势，在此背景下产生了增材制造技术[1].低功率激光诱导MIG电弧增材方法，进行5356铝在增材制造领域，以电弧作为热源的金属零件合金增材制造研究.低功率脉冲激光诱导MIG电增材制造技术具有设备简单、材料利用率高、生产弧具有激光焊和电弧焊两种工艺的优点，重点

4、研究效率高等优点.因此，电弧增材技术是低成本金属了激光功率的变化对成形试件组织性能的影响.零件直接制造的重要研究方向.Wang等人[2]采用VP-TIG方法针对5356铝合金的堆焊成形的研究，1试验方法发现成形试样底部以柱状晶为主，随高度增加逐渐转变为等轴晶.杜乃成[3]采用P-MIG方法开展了针试验采用自行搭建的低功率脉冲激光诱导对5183铝合金的研究，提出了一种复合过渡的成MIG电弧增材制造系统，由最大输出功率500W的形方法，该方法既能保证成形质量又能提高成形速LWS-500YAG固体脉冲激光器、WB-P500L型MIG/度.刘一搏等人[4]研究了基于CMT方法的5

5、356铝MAG焊机及OTCFD-V20焊接机器人构成.试验合金堆焊成形，并进一步研究了焊后热处理对堆焊示意图如图1所示.试样性能的影响.柏久阳等人[5]采用TIG堆焊成形试验基板采用300mm×300mm×5mm的6061方法，对铝合金成形的组织性能及成形机理进行了铝合金板材，焊丝选用直径1.2mm的ER5356铝研究.合金焊丝，成分如表1所示.焊前用砂纸打磨掉铝研究表明，TIG填丝方法增材零件成形精度合金板材和焊丝表面的氧化膜，然后用丙酮清洗去除表面油污.成形过程中激光与焊枪夹角保持45°.收稿日期：2017−05−21采用往复堆积的形式进行墙体的堆积，通过机器人基金项

6、目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(DUT16LAB09)；大连市高层次人才创新支持计划项目(2017RQ102)旋转实现每一层的焊枪角度达到固定值.14焊接学报第39卷焊接方向成形方向墙体试样MIG焊枪45°拉伸试样15°激光基板基板组织观察工作台D显微硬度测试图 3    取样示意图Fig. 3    The sampling positions of each wall图 1    低功率脉冲激光诱导MIG电弧增材制造系统示意图Fig. 1    Schematic of low-power pulse laser induced MIG组织观察用试样经打磨、抛

7、光及腐蚀而制成金arc welding system for additive manufacturing相试样，腐蚀剂为Keller试剂.采用MEF-3型光学显微镜进行组织观察，利用MVS-1000D1型显微硬表 1   ER5356焊丝化学成分(质量分数，%)度计进行显微硬度测量，采用HT-2010型电子万能Table 1    Chemical compositions of ER5356 wire拉伸试验机进行力学性能测试，采用JSM-5600LVMgSiFeCuCrZnZrMnTiAl型扫描电子显微镜对拉伸试样的微观