电弧熔积-热轧复合成形件微观组织和性能研究.pdf

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1、·试验与研究·5文章编号：1002—025X(2012)11-0005-03电弧熔积一热轧复合成形件微观组织和性能研究雷磊-，王桂兰，柏兴旺，张海鸥(1．华中科技大学材料科学与工程学院，湖北武汉430074；2．华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉430074)摘要：电弧成形金属件的组织形态直接影响其服役性能，对组织形态的控制是面向性能的直接制造中的重要一环。本文运用热轧辅助作用于直接成形过程．试验研究了热轧对堆焊件组织和性能的影响。分别在自由熔积和熔积一热轧的条件下，使用CHW一50C6低合金焊

2、丝进行堆焊直接成形对试样进行了显微硬度测试、金相组织分析、拉伸试验。试验数据对比结果显示：热轧促进树枝晶向等轴晶的转变、促成气孔排出、减少缺陷并促进晶粒细化，堆焊件的微观组织均得到改善，硬度和拉伸性能也得到了较大提高。关键词：热轧；电弧成形；微观组织；性能中图分类号：TG422．3文献标志码：B热轧同三维熔积复合成形技术，试图改善直接制造0引言零件的组织成形性和组织性能，从而有效提高其力电弧直接成形技术(ADRPM)是一种简单易行学性能。所设计的试验是基于脉冲MIG焊，对比自的直接快速制造技术。与其他

3、快速成形技术一样，由熔积。对熔积一热轧复合直接成形的微观组织和性它也是基于离散／堆积原理，首先利用电弧为热源，能进行了研究，分析热轧对堆焊件的微观组织和性将原材料熔化后直接沉积在基体上，通过准备好的能的影响。CAD文件控制焊枪的运动轨迹来实现不同形状和尺寸零件的直接成形。如果选择综合性能优良的合金1试验材料及试验装置焊丝作为成形材料，则该技术可以制备无模快速成I．I试验材料及设备形且力学性能优良的金属零件。与SLA，LOM，堆焊的基板采用普通的Q235钢板，尺寸为330SLS，FDM．3DP等⋯先进的

4、快速成形技术相比，电mmxl20mmxl0mm．在试验之前已经铣至Ra0．8左弧直接成形技术拥有自己独特的优势，它克服了以右待用。焊接材料为CHW一50C6低合金焊丝，直径上这些金属直接成形技术设备投入昂贵、成形材料为1．6mm，其成分见表1E23。试验设备有MIG焊机、难以制备及难以成形全致密金属零件的缺点，成为随焊热轧装置、华中数控三轴数控铣床、金相显微最可能工业化的金属直接成形技术。镜、WilsonHardnessck—AH型显微硬度计、万能拉但是．由于电弧直接成形技术也还存在有待改伸试验机等。

5、表1CHW一50C6低合金焊丝的化学成分(质量分数)(％进的地方，它的整个成形过程是一个急速加热而后CMnSiSPCr其他0．081．520．92O．Ol50O2O2≤O．5快速凝固的超常态热力学过程，所得到的晶粒多为柱状晶和枝晶，导致其力学性能一直不尽如人意。1．2试验装置与试验方法为此，研究人员一直致力于提高其力学性能，以期首先，通过一系列的正交试验获得最佳的工艺达到工业化的要求。基于这一基础理论研究，笔者参数组合，获得焊机最佳焊接工艺参数，见表2。表2焊接3-艺参数所在的华中科技大学创形创质并行

6、制造研究室提出送丝速度焊接速度脉冲频率脉冲时间焊枪与基板氩气流量／(的距离m·min)／fm·min1／Hz／V，A／fL·rain)收稿日期：2012—08—133．657024029901．5l220基金项目：国家自然科学基金资助项目(51175203)·试验与研究·7上层组织．下层组织经过的重熔或者回火的次数依料室温拉伸试验方法》进行，试验结果见表3。拉伸次增加，这是有利于下层组织形成较为细密的显微试样位移一载荷曲线如图5所示。表3拉伸力学性能结构的，正是由于这一点，下层组织力学性能将优抗拉强度

7、／MPa屈服强度，MPa伸长率(％)于上层组织]。自由熔积404．02292．2631．91熔积一热轧424．283093O38．972．2硬度分布结果40oo0采用WilsonHardnessck．AH型显微硬度计测量35ooO熔积一热轧和自由熔积试样的显微硬度。首先，从最30000上层焊道沿熔积高度方向由上向下测量，每隔2．5苣25000挺攥20000ITlm测一个点，共测量10个点。加载力是2．94N．积l5000加载时间是15S。所测数据如图4所示。1O0oO5000U)JUlU23jU位移图

8、5拉伸试样位移一载荷曲线熔积一热抗试样的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别比自由熔积试样的增大了5．01％，5．83％，22．12％。拉伸性能的增强也印证了在冷却过程和不断重熔回火中材料组织的变化规律。熔积一热轧试样图4硬厦分布图的硬度和拉伸性能同时得到提高．说明热轧在堆焊由折线图可以看出，沿熔积层高度方向的硬度过程中确实起到了细化晶粒的作用。变化趋势是：最上层组织的硬度较高，向下有个降低的过程，这是因为熔积初生相为大量贝氏体+少量3结论马氏体+少量珠光体+