CN108098112A - 一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法 - Google Patents

一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，所述制造方法为：(1)选用铝合金基板，采用4043铝合金丝材和5356铝合金丝材；(2)通过CMT+Advanced工艺逐层堆积制备铝合金复合材料；(3)增材制造过程在惰性气体氛围中进行，所述的惰性气体为氦气或者氩气；所述的逐层堆积为4043铝合金丝材和5356铝合金丝材依次相互叠加沉积；所述的铝合金堆积过程采用双枪头出丝交替完成。

Description

一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法
技术领域
本发明涉及铝合金增材制造领域，特别涉及一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法。
背景技术
增材制造是一种3D打印技术，在设计和原型设计，小批量生产制造等应用中取得了快速增长。增材制造可用于从计算机三维软件中制造功能部件，然后将其分割成离散层并转换为打印头的刀具路径。具有不同尺寸和复杂性的部件可以通过增材制造用于各种用途，例如用于可持续发展建设，用于飞机喷气发动机的燃料喷嘴、消费产品、科学设备以及工具和机器插件的原型制备。
金属增材制造方法在工业上使用，主要包括激光烧结和熔炼、电子束的熔融。这些工业级的增材制造的机器是非常昂贵的；通常成本超过500000美元以及一些金属激光烧结机的费用可高达150万美元，超出了消费者和中小企业的消费水平，同时对于技术和材料的性能要求比较高。电弧3D打印制备异种铝合金复合材料的方法具有成本低，效率高等优点，因此在快速成形及再制造领域的研究中，正在不断体现出巨大的应用价值，已经成为了快速成形制造的一个重要发展方向。
采用焊接方法进行材料成形加工是快速成形的一种新兴工艺方法。该项技术，可以解决优质整体大锻件供应的困难，以及大锻件和拼焊结构带来的缺点。这种方法的本质，就是采用现有的各种成熟的焊接技术，用逐层堆焊的方法制造零件。该方法具有成形速度快、成形零件尺寸范围大、成形零件组织致密且具有优异的力学性能等特点。此外，该方法还可实现多种合金材料的分层堆积，制造梯度功能材料和复合材料。因此，基于三维焊接的快速成形技术在多金属梯度功能零件及复合材料的快速制造领域具有广阔的应用前景。
因此，需要一种新型的焊接技术，解决传统的优质整体大锻件供应的困难，以及大锻件和拼焊结构带来的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，用于解决传统的优质整体大锻件供应的困难，以及大锻件和拼焊结构带来的缺点。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，
一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，所述制造方法为：
(1)选用铝合金基板，采用4043铝合金丝材和5356铝合金丝材；
(2)通过CMT+Advanced工艺逐层堆积制备铝合金复合材料；
(3)增材制造过程在惰性气体氛围中进行。
进一步的，所述的惰性气体为氦气或者氩气；
进一步的，所述的逐层堆积为4043铝合金丝材和5356铝合金丝材依次相互叠加沉积；
进一步的，所述的铝合金堆积过程采用双枪头出丝交替完成；
本发明的优点在于，
该种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法成本低、成型快、效率高，并且所得到的复合材料耐腐蚀耐磨性能好，抗拉强度高。
附图说明
图1是本发明提出的电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法的结构示意图。
其中：1-铝合金基板；2-4043送丝焊枪；3-5356送丝焊枪；4-铝合金复合材料板材。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明提出的一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，所述制造方法为：
(1)选用铝合金基板，采用4043铝合金丝材和5356铝合金丝材；
(2)通过CMT+Advanced工艺逐层堆积制备铝合金复合材料；
(3)增材制造过程在惰性气体氛围中进行。
进一步的，所述的惰性气体为氦气或者氩气；
进一步的，所述的逐层堆积为4043铝合金丝材和5356铝合金丝材依次相互叠加沉积；
进一步的，所述的铝合金堆积过程采用双枪头出丝交替完成；
实施例1：本实施例涉及一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，以电弧增材制造复合铝合金板材为例，包括以下步骤；
(1)基板材料为6061铝合金，并使用丙酮溶液清洗表面。丝材选用4043和5356焊丝，焊丝直径1.2mm，保护气流18L/min,氩气纯度99.99％，工艺为CMT+Advanced模式，4043层送丝速度5.8m/min，焊枪行走速度5.4mm/s，5356层送丝速度5.6m/min，焊枪行走速度3.5mm/s；
(2)沉积过程中加油布保护罩，保证惰性气体氛围；
(3)将4043焊丝沉积在6061铝合金板上，再将5356焊丝沉积在4043沉积层上，层层堆积层间高度3mm；
(4)经检测发现复合材料的硬度值在70HV左右，抗拉强度高，拉伸断裂为韧性断裂，层间结合处无明显气孔，成形效果良好。
实施例2：本实施例涉及一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，以电弧增材制造复合铝合金板材为例，包括以下步骤；
(1)基板材料为6061铝合金，并使用丙酮溶液清洗表面。丝材选用4043和5356焊丝，焊丝直径1.2mm，保护气流18L/min,氦气纯度99.99％，工艺为CMT+Advanced模式，4043层送丝速度5.8m/min，焊枪行走速度5.4mm/s，5356层送丝速度5.6m/min，焊枪行走速度3.5mm/s；
(2)沉积过程中加油布保护罩，保证惰性气体氛围；
(3)将4043焊丝沉积在6061铝合金板上，再将5356焊丝沉积在4043沉积层上，层层堆积层间高度3mm；
(4)经检测发现复合材料的硬度值在70HV左右，抗拉强度高，拉伸断裂为韧性断裂，层间结合处无明显气孔，成形效果良好。
实施例3：本实施例涉及一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，以电弧增材制造复合铝合金板材为例，包括以下步骤；
(1)基板材料为6061铝合金，并使用丙酮溶液清洗表面。丝材选用4043和5356焊丝，焊丝直径1.2mm，保护气流18L/min,氩气纯度99.99％，工艺为CMT+Advanced模式，4043层送丝速度5.8m/min，焊枪行走速度5.4mm/s，5356层送丝速度5.6m/min，焊枪行走速度3.5mm/s；
(2)沉积过程中加油布保护罩，保证惰性气体氛围；
(3)将5356焊丝沉积在6061铝合金板上，再将4043焊丝沉积在5356沉积层上，层层堆积层间高度3mm；
(4)经检测发现复合材料的硬度值在70HV左右，抗拉强度高，拉伸断裂为韧性断裂，层间结合处无明显气孔，成形效果良好。
实施例4：本实施例涉及一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，以电弧增材制造复合铝合金板材为例，包括以下步骤；
(1)基板材料为6061铝合金，并使用丙酮溶液清洗表面。丝材选用4043和5356焊丝，焊丝直径1.2mm，保护气流18L/min,氦气纯度99.99％，工艺为CMT+Advanced模式，4043层送丝速度5.8m/min，焊枪行走速度5.4mm/s，5356层送丝速度5.6m/min，焊枪行走速度3.5mm/s；
(2)沉积过程中加油布保护罩，保证惰性气体氛围；
(3)将5356焊丝沉积在6061铝合金板上，再将4043焊丝沉积在5356沉积层上，层层堆积层间高度3mm；
(4)经检测发现复合材料的硬度值在70HV左右，抗拉强度高，拉伸断裂为韧性断裂，层间结合处无明显气孔，成形效果良好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，其特征在于：所述制造方法为：
(1)选用铝合金基板，采用4043铝合金丝材和5356铝合金丝材；
(2)通过CMT+Advanced工艺逐层堆积制备铝合金复合材料；
(3)增材制造过程在惰性气体氛围中进行。
2.根据权利要求1所述的一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，其特征在于：所述的惰性气体为氦气或者氩气。
3.根据权利要求1所述的一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，其特征在于：所述的逐层堆积为4043铝合金丝材和5356铝合金丝材依次相互叠加沉积。
4.根据权利要求1或3所述的一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法，其特征在于：所述的铝合金堆积过程采用双枪头出丝交替完成。
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