CN113020754A - 一种5556铝合金冷金属过渡（cmt）电弧增材制造工艺 - Google Patents

一种5556铝合金冷金属过渡（cmt）电弧增材制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种5556铝合金冷金属过渡（CMT）电弧增材制造工艺，该方法是将基板固定在工作台上，在起始点选定合适的焊枪高度和位置后引燃电弧，采用往复式逐层堆积，并在每一层间令焊枪提起一定的高度，进而形成5556铝合金增材成形件。本发明提供了一种不经热处理的高强度铝合金的电弧增材制造技术，增材件的成形性、机械性能和耐腐蚀性能优异，特别适用于焊后不经热处理而直接使用的场合，其增材件成形效率高，可以实现在生产和生活中大规模应用及大批量生产。

Description

一种5556铝合金冷金属过渡（CMT）电弧增材制造工艺
技术领域
本发明涉及一种高强度5系铝合金增材制造工艺，特别是涉及一种5556铝合金冷金属过渡（CMT）电弧增材制造工艺。
背景技术
增材制造通过计算机辅助设计、材料科学等学科，来实现逐层堆积最终制造出实体。与传统的除去原料-切割、组装不同，它是一种从底部材料逐层累积增加的方法，可以突破传统方法不能实现的复杂件制造的瓶颈。
对铝合金增材来说，它继承了铝合金的特性，能制造出多种形状的铝合金零件，达到节省铸造、加工成本，具有成形效率高、成本低等优点，逐渐引起关注。其中，5系铝镁合金在常规行业的应用十分广泛。
ER5556铝合金焊丝是5系现有焊丝中强度较高的一种，焊丝主要含有Mg、Mn、Ti等合金元素，用于对焊接强度要求较高的铝镁合金的焊接。这一点在AWS A5.10标准中可以看出，机械性能、耐腐蚀性能优良，所以特别适合增材打印，常用在军工武器、装甲板等行业。目前关于采用5556铝合金焊丝进行焊接的研究很少，对于5556铝合金焊丝用于增材零件的制作更是十分罕见。
ER5556铝合金焊丝的化学成分为：Si为0.07wt%、Fe为0.167wt%、Cu为0.0023wt%、Mn为0.606wt%、Mg为4.911wt%、Cr为0.113wt%、Zn为0.083wt%、Ti为0.086wt%，其余为Al。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种5556铝合金冷金属过渡（CMT）电弧增材制造工艺，其增材件成形性和机械性能良好，特别适用于焊后不经热处理而直接使用的场合，且成形效率高，能实现大批量生产。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种5556铝合金冷金属过渡（CMT）电弧增材制造工艺，其特征在于，该方法是利用CMT热源使ER5556铝合金焊丝熔化，采用往复式逐层堆积成形，通过调整工艺参数后进行焊接。
具体为：在工作台上固定基板，对基板进行除去锈及油污处理，之后通过调整好焊枪高度与位置以及焊丝干伸长，通过调整工艺参数后，开始焊接第一层；第一层结束后将焊枪向上提升一定高度，停留一定时间后，在第一层基础上继续进行第二层焊接，以此类推直至增材件制作完成。
所述的焊枪垂直于基板，焊丝干伸长10mm-12mm，焊枪只是从一个方向增材焊接，不返回直接进行下一层增材即为往复式，每层焊后焊枪向上提升1.5mm-3mm进行下一层堆敷，保护气体为纯氩气。
所述的工艺参数为：焊接电流为90A-130A，焊接速度为400mm/min-800mm/min，保护气体流量为12.5L/min-22.5L/min，层间停留时间为0min-5min。
所述焊机为CMT 焊机，焊丝为ER5556铝合金焊丝，是一种熔化极气体保护焊丝，直径为1.2mm，选用的保护气体为纯Ar气。
本发明的有益效果为：通过采用CMT对5556铝合金进行增材制造；在焊接过程中调整各种焊接工艺参数及改善工艺环境，通过相应工艺制造所得的增材件，成形性和机械性能良好，特别适用于焊后不经热处理而直接使用的场合，可直接快速用于生产应用。增材件成形效率高，能实现大批量生产，为高强度铝合金在航空航天以及日常生产生活提供一种新型零件的制造方法。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述所需要使用的附图作简单的介绍，且描述中的附图仅是本发明中一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的5556铝合金CMT增材制造直壁件零件成形图。
图2为实施例5556铝合金CMT增材试样取样位置图。
图3为实施例5556铝合金CMT增材试样水平方向拉伸试样断裂图。
图4为实施例5556铝合金CMT增材试样垂直方向拉伸试样断裂图。
图5为5556铝合金增材成形件堆敷路径图。
具体实施方案
在下文的描述中，给出大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中结合具体实施例对本发明进行详细的说明，以便阐释本发明的技术方案，本发明具体实施例详细描述如下，发明一种5556铝合金CMT电弧增材制造工艺主要成形直壁体件，该直壁体件由若干层熔敷而成，焊枪行走方式为往复式，所述的方法具体为：在工作台上固定基板，对6mm厚5052铝合金基板进行除锈、油污等处理，保证待焊部位干净。调整好焊枪高度与位置，在调整好工艺参数后，开始焊接第一层；第一层结束后将焊枪向上提升一定高度，停留一定时间后，在第一层基础上继续进行第二层焊接，以此类推直至增材件制作完成。
然而除了这些详细的描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
实施例
1.焊接开始前将焊枪置于三维行走机构，打开CMT焊机和控制软件进行不引弧的模拟试焊。
2.清理基板，用角磨机或砂纸、钢丝刷等将基板表面氧化物及油污除去，用丙酮擦拭后固定于操作台上，基板底部自然冷却。
3.使焊枪位于基板一端，焊枪与基板垂直，焊枪高度为11mm左右，调节焊丝干伸长与基板几乎接触为准。
4.在CMT焊接的焊机面板上选择CMT模式并且调节焊接电流为90A，通过控制软件调节三维行走机构速度，即焊枪的焊接速度为700mm/min。调节保护气体流量为22.5L/min。
5.在基板的一端引弧，开始第一层焊接。
6.第一层堆敷完成后，将焊枪向上提升2mm，通过计时器计算层间停留时间，层间停留时间为5min时，在第一层熄弧处引弧开始第二层焊接。
7.完成第二层增材焊接后，重复步骤6完，直至增材20层，最后熄弧完成5556铝合金增材件的制作。
8.本实施例焊接后，得到的增材成形件如图1所示。增材后进行性能测试，取样位置如图2所示。在增材试样水平和竖直方向分别切取拉伸试样，进行室温拉伸试验，拉伸速率为2mm/min，结果表明，增材试样的水平抗拉强度达到382.1MPa，垂直方向抗拉强度达到326.47MPa，能够满足实际应用的要求，特别是水平方向的抗拉强度较高。
9.以上对本发明的实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定的实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种5556铝合金冷金属过渡（CMT）电弧增材制造工艺，所述的工艺包括：保持无风干燥的环境，焊前需要清理基板，去除氧化皮、油污等；应用CMT电弧熔化5556铝合金焊丝在6mm厚的5052铝合金基板上进行增材件的制作；通过此工艺制造的增材件，焊后未经热处理也能达到高强度，适合热处理设备不便于使用的场合，能在焊后直接快速用于生产；其特征在于，增材制造工艺还包括：
（1）将6mm厚5052铝合金基板固定在工作台上，基板底部自然冷却，调好焊枪位置与高度后，引燃CMT电弧，采用5556铝合金焊丝进行往复式逐层堆积，进而形成5556铝合金增材成形件，层间可以选用不同的停留时间；
（2）所述焊机为CMT 焊机，所述的焊枪垂直于基板，焊丝直径为1.2mm，焊丝干伸长10mm-12mm，每层焊后焊枪向上提升1.5mm-3mm，进行下一层堆敷，保护气体为纯氩气；
（3）所述的工艺参数为：焊接电流为90A-130A，焊接速度为400mm/min-800mm/min，保护气体流量为12.5L/min-22.5L/min，层间停留时间为0min-5min。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114505559A (zh) * 2022-03-18 2022-05-17 昆明理工大学 一种薄壁5087铝合金构件的冷金属过渡电弧增材制造方法
CN114535750A (zh) * 2022-03-23 2022-05-27 昆明理工大学 一种冷金属过渡电弧增材制备4043铝合金的方法
CN115106620A (zh) * 2022-08-09 2022-09-27 湖南大学 一种基于电弧增材制造提高7系铝合金韧性的方法
CN115570294A (zh) * 2022-10-28 2023-01-06 沈阳大学 一种用于7xxx铝合金焊接的焊丝及其制备工艺
CN115780968A (zh) * 2022-10-17 2023-03-14 广东省科学院中乌焊接研究所 一种调控电弧增材制造双相不锈钢微观组织结构及耐蚀性能的方法
CN117508372A (zh) * 2024-01-04 2024-02-06 质子汽车科技有限公司 一种一体式重卡地板骨架总成

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2011007951A (es) * 2011-07-27 2013-02-07 Relbac Erevna S De Rl De Cv Proceso y método de soldadura por fusión de aleaciones de aluminio por transferencia de metal en frío y régimen pulsado.
CN106312461A (zh) * 2016-10-11 2017-01-11 中国兵器科学研究院宁波分院 大型复杂铝合金结构件的制备方法
CN106944715A (zh) * 2017-04-17 2017-07-14 北京航星机器制造有限公司 一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法
CN107283061A (zh) * 2017-08-11 2017-10-24 西安增材制造国家研究院有限公司 一种激光‑cmt焊接铝合金增材制造方法和成形系统
CN107414325A (zh) * 2017-07-12 2017-12-01 北京工业大学 微区半固态增材制造方法
CN207026753U (zh) * 2017-08-11 2018-02-23 西安增材制造国家研究院有限公司 一种激光‑cmt焊接铝合金增材制造成形系统
CN108098112A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 上海工程技术大学 一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法
CN108393587A (zh) * 2018-01-23 2018-08-14 大连理工大学 一种铝合金激光-tig复合增材制造方法
CN109530851A (zh) * 2018-12-11 2019-03-29 北京航星机器制造有限公司 一种铝合金悬空结构件电弧增材制造方法
CN110484843A (zh) * 2018-05-15 2019-11-22 天津大学 一种改善增材制造晶粒尺寸的方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX2011007951A (es) * 2011-07-27 2013-02-07 Relbac Erevna S De Rl De Cv Proceso y método de soldadura por fusión de aleaciones de aluminio por transferencia de metal en frío y régimen pulsado.
CN106312461A (zh) * 2016-10-11 2017-01-11 中国兵器科学研究院宁波分院 大型复杂铝合金结构件的制备方法
CN106944715A (zh) * 2017-04-17 2017-07-14 北京航星机器制造有限公司 一种高效多工位电弧增材制造铝合金结构件的方法
CN107414325A (zh) * 2017-07-12 2017-12-01 北京工业大学 微区半固态增材制造方法
US20200147726A1 (en) * 2017-07-12 2020-05-14 Beijing University Of Technology Micro-region semi-solid additive manufacturing method
CN107283061A (zh) * 2017-08-11 2017-10-24 西安增材制造国家研究院有限公司 一种激光‑cmt焊接铝合金增材制造方法和成形系统
CN207026753U (zh) * 2017-08-11 2018-02-23 西安增材制造国家研究院有限公司 一种激光‑cmt焊接铝合金增材制造成形系统
CN108098112A (zh) * 2017-12-14 2018-06-01 上海工程技术大学 一种电弧增材制造异种铝合金复合材料的方法
CN108393587A (zh) * 2018-01-23 2018-08-14 大连理工大学 一种铝合金激光-tig复合增材制造方法
CN110484843A (zh) * 2018-05-15 2019-11-22 天津大学 一种改善增材制造晶粒尺寸的方法
CN109530851A (zh) * 2018-12-11 2019-03-29 北京航星机器制造有限公司 一种铝合金悬空结构件电弧增材制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周佳芬 等: ""CMT 增材制造工艺对5356 铝合金熔敷层组织及力学性能的影响"", 《上海航天(中英文)》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114505559A (zh) * 2022-03-18 2022-05-17 昆明理工大学 一种薄壁5087铝合金构件的冷金属过渡电弧增材制造方法
CN114535750A (zh) * 2022-03-23 2022-05-27 昆明理工大学 一种冷金属过渡电弧增材制备4043铝合金的方法
CN115106620A (zh) * 2022-08-09 2022-09-27 湖南大学 一种基于电弧增材制造提高7系铝合金韧性的方法
CN115106620B (zh) * 2022-08-09 2023-08-22 湖南大学 一种基于电弧增材制造提高7系铝合金韧性的方法
CN115780968A (zh) * 2022-10-17 2023-03-14 广东省科学院中乌焊接研究所 一种调控电弧增材制造双相不锈钢微观组织结构及耐蚀性能的方法
CN115780968B (zh) * 2022-10-17 2023-08-08 广东省科学院中乌焊接研究所 一种调控双相不锈钢微观组织结构及耐蚀性能的方法
CN115570294A (zh) * 2022-10-28 2023-01-06 沈阳大学 一种用于7xxx铝合金焊接的焊丝及其制备工艺
CN117508372A (zh) * 2024-01-04 2024-02-06 质子汽车科技有限公司 一种一体式重卡地板骨架总成

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