电弧增材制造的沉积态TC4钛合金薄壁零件组织特征.pdf

电弧增材制造的沉积态TC4钛合金薄壁零件组织特征.pdf乡时ωω级伊UJ 生产应用得花
电弧增树制造的沉积态 Tω敏合金薄璧零件组织特征
新乡职业技术学院机电系(453创)()) 张萍
黄河科技学院(郑州市 45仪>63) 刘德波
哈尔滨工止大学先进焊接与连接国家重点实验室(1 5仪)()1 ) 柏久阳林三宝
刘宁
摘要采用电弧糟材制造的方法制造了TC4铁合金薄壁零件,并对沉积态金属的组织特征进行研究。观察发现,沉
积态薄璧零件中存在两类条纹:平行条纹和圆弧条纹。平行条纹是沉~、金属受后热作用产生固态相变的结果,而圆弧条
纹是金属熔敷过程中的液相轮廓的痕迹。沉积态薄壁零件可以分为顶部和中下部两个区域,顶部区域在最后一层金属熔
敷过程中温度整体高于 P '相、α,相、1世网篮组织以及,相组成。中下部区域在制造过程中经历
了不同程度的后热处理,该区域由网篮组织、团束组织、层片状组织、少量残余α'相以及 p 相组成。
关键词: 虫"材制造 TC沟徽合金组织特征
中回分类号: TG制4. .2
件制造过程在保护舱内进行。试验所用 TC4基板尺寸
。前盲
为 150 mm x50 mm x5 mm ,所用焊丝为 TC4焊丝,焊
增材制造,又称 3D 打印,是一种通过逐层添加材丝直径1. 2 mm ,化学成分见,表 1 。
料的方法来制造零件的新兴制造技术。以电弧做为热
源的增材制造技术一一电弧增材制造技术,以其成本
低、效率高的优点,近年来受到了广泛关注[I-S ) 。
TC4铁合金因其较高的比强度、优良的高温性能
及耐腐蚀性能在航空、航天领域得到了广泛的应用。
铁合金零件通常在铸造或者锻造后,经过机械加工成
形,复杂零件的加工要切削掉超过 90% 的材料。铁合
金成本昂贵,且零件制造成本高、效率低,限制了其进
因 1 电弧士曾材制造系统
一步应用。而增材制造技术,制造过程元需模具,制造
时间短,仅需少量的后续机械加工,降低了成本、提高'随 1 TC4爆丝的化学成分{质量分撇,%}
了效率。因此,采用增材制造技术制造咒4 铁合金零 A1 V C 0 N Ti
件,具有广阔的发展前景。
6. 01 O . 但2 0. 16 余量
文中以 TIG 电弧作为热源,采用电弧增材制造技
术制造 TC4铁合金薄壁零件,并对沉积态 TC4铁合金制造过程中,基板装夹在自行设计的焊接夹具上,
的组织特征进行了研究。πG 焊枪固定不动,焊接平台直线行走。试验中保持弧
长为 3 mm , 采取焊枪前端送丝的方式,送丝角度约为
1 试验过程
400 。焊机先起弧,待电弧稳定燃烧后,焊接平台运动
试验所用电弧增材制造系统如图 1 所示,试验采的同时开始送丝;在焊接过程结束时,先停止送丝,之
用的四G 焊机为德国 Cloos 公司生产的 GLW3∞型焊后迅速停弧, 然后焊接平台停止运动,一层金属熔敷完
机,该焊机为交直流两用焊机,该试验采用直流进行焊毕。调整焊枪高度,并将平台行走到起始位置。重复
接。采用有机玻璃,自行设计并制作了氧气保护舱,零之前的焊接过程,直到零件制造完毕。文中制造了 5
组薄壁零件,试验参数范围见表 2 。薄壁零件的长