MIG焊参数及路径对增材制造熔敷层尺寸的影响.pdfVIP

。砀勿形。名施。么么纱纭锄衫删形鳜勉修焊接增材制造专题俘掳 MIG焊参数及路径对增材制造熔敷层尺寸的影响 赵孝祥孙策 叶福兴 罗 震 天津大学天津市先进连接技术重点实验室(300072) 摘要基于机器人MIG焊技术，对增材制造金属零件进行了初步研究。通过分析熔化极惰性气体保护焊熔滴 过渡形式及焊接参数在增材制造过程中对成形熔敷层几何尺寸的影响，得出了最佳成形时熔滴的过渡形式及焊接 参数范围，初步探究了直线与直线过渡、直线与圆弧过渡和圆弧与圆弧过渡3种成形路径形式对成形精度的影响。 结果表明，熔敷层宽度随焊接电流的增加呈线性增加，不同成形路径对成形精度有很大的影响。为了控制成形零 件的成形精度，需要精确调节不同路径过渡处焊接参数，为增材制造技术的进一步研究和在传统制造行业中的应 用奠定了基础。 关键词： 增材制造熔化极惰性气体保护焊成形路径 中图分类号：TG444+．74 J。 式灵活、成形件组织致密、零件性能好等优点。6 0前 言 成形零件的尺寸精度不高和表面粗糙度大是制约 增材制造是一项采用材料逐渐累加的方法制造实 焊接增材制造技术广泛应用的难点。文中将焊接机器 体零件的技术，它将机械工程、计算机数控技术、激光 人MIG焊技术与增材制造技术相结合，实现金属零件 加工技术及材料科学技术结合在一起，与传统的材料 的增材制造，探讨了MIG焊熔滴过渡形式对零件成形 切削加工方法相比，它是一种“自下而上”的制造方 精度的影响，初步研究了零件成形几何尺寸与焊接工 洲1I。 艺参数关系，为焊接增材制造技术的进一步研究和在 焊接增材制造是快速成型技术的一种新工艺，其 传统制造行业中的应用奠定了基础。 主要原理与传统的快速成型方法相同，它是通过焊接 1 试验材料与方法 的方法实现三维原型件或功能件的成形制造。采用具 有高能量密度的激光、等离子和电子束作为热源成形 1．1试验设备与材料 的金属零件具有优良的组织和综合力学性能，但其设 备价格昂贵、成形工艺复杂，因此目前该技术主要应用 NIUSTPS 在航空、航天、武器等先进制造领域旧‘4o。为了将增材 制造技术应用到机械、化工、能源、电力等行业，必须开 金，焊丝为直径1．2mm的含有少量钛的铝镁合金焊丝 发出设备简单、制造效率高、成本低，以及能满足客户 (5356焊丝)，利用该焊丝焊接金属，焊缝具有较高的 零件需求的增材制造方法。因此，出现了电弧增材制 强度、较好的耐蚀性和抗热裂性能。板材与焊丝成分 造技术，该技术是以焊接电弧为热源，采用焊接方法制 及力学性能见表1～2¨o。 造出全由焊缝金属组成的零件，因此又称为全焊缝金 1．2试验条件 属零件制造技术¨J。目前该技术采用的焊接方法主要 焊接工艺参数对试样的成形精度具有很大影响， 其中焊接电流与扫描速度影响最大，成形路径对成形 包括熔化极气体保护焊(GMAW)、非熔化极气体保护 几何尺寸也有一定影响。试验选取焊接电流、扫描速 焊(GTAW)、等离子弧焊(PAW)等。熔化极惰性气体 度和不同的成形路径为变量，其它工艺参数预设如下： 保护焊(MIG)是利用焊丝作为填充金属，外加惰性气 体作为保护气的一种焊接方法。以MIG焊为焊接方法 保护气流量15L／min，送丝速度3