关键词： CMT增材   大宽高比成形   层状结构   组织及力学性能  

摘要： 冷金属过渡电弧增材（CMT-AM）是以电弧作为热源,焊丝作为填充材料,熔滴以冷金属过渡方式在基板上逐层累积三维成形技术。本课题以316L不锈钢和自制高氮钢焊丝作为研究材料,仿贝壳珍珠母结构,制备高强高韧的异材层状结构件。首先研究保护气成分对高氮钢电弧增材的影响,然后分别研究工艺参数对单一材料单道单层、多道单层和多道多层成形和组织性能的影响,最后研究增材比例和路径层状结构件力学性能的影响。首先不同比例的Ar/N2和Ar/O2混合气,研究保护气成分对高氮钢电弧增材的影响,得到最佳保护气成分为N2比例不超过20%,O2比例为2%最佳。其次研究送丝速度和电弧运动速度对316L大宽高比成形单道宏观尺寸的影响规律,得到最佳的316L大宽高比成形工艺参数,研究搭接率对单层表面平整度的影响,得到搭接率为42.5%时,表面平整度约260um,结构件抗拉强度约740MPa,冲击韧性最大为155.82J/cm2,冲击断口韧窝底部无夹杂物或第二相粒子。再进一步研究送丝速度和电弧运动速度对HNS大宽高比成形单道宏观尺寸的影响规律,HNS作为本课题的主体材料,故选取两组较优工艺参数进行平行实验,进行性能对比得到最佳工艺参数,最佳工艺参数下搭接率为45%时,表面平整度约130um,结构件最大抗拉强度达到1194.67MPa,最大冲击韧性达到32.43J/cm2;旋转90度增材路径下结构件力学性能得到进一步提升,HNS增材结构件最大抗拉强度达到1196.37MPa,最大冲击韧性达到63.99J/cm2。拉伸断口韧窝底部存在有夹杂物或第二相粒子,冲击断口呈现解理断裂区域和韧窝断裂区域。最后仿贝壳珍珠母结构设计316L/HNS异材层状结构件,通过理论计算层状结构件抗弯强度达到纯HNS的95%以上时HNS与316L的最佳比例值,并进行试验验证,进行力学性能检测。当HNS:316L=3:1时,异材结构件抗弯强度达到纯HNS的95.08%,冲击韧性为102.67J/cm2,提升幅度高达316.59%,进一步研究增材路径对层状结构件力学性能的影响,同心圆路径下结构件力学性能得到进一步提升,冲击断口以316L/HNS熔合线为分界线,HNS区域为典型的韧窝断裂和小部分解理断裂,316L不锈钢区域为抛物线状韧窝。

关键词： 高强钢   等离子电弧增材   尺寸模型优化   成形路径   增韧  

摘要： 本课题基于机器人等离子弧增材制造技术,针对ER130S-G高强钢为研究对象,对高强钢等离子弧增材成形工艺及增韧进行研究。采用Design-Expert软件对单道多层直壁体进行成形尺寸建模及模型优化,得出优化后的层宽与层高和工艺参数之间的数学表达式。针对熔敷道的宽高比对高强钢道间搭接平整度影响研究,采用多项式拟合曲线来得出在不同宽高比下搭接率与平整度之间的关系,得出当采用大的宽高比时如本文中的11.61,熔敷层能够得到较佳的平整度。研究熔敷电流、送丝速度、层间温度等三个工艺参数分别对高强钢增材件微观组织和力学性能的影响规律。结果显示,不同熔敷电流下试样的拉伸强度均达到1000MPa以上,Y方向(平行堆积速度方向)的抗冲击能力、延伸率均高于X方向(垂直堆积速度方向);采用110A电流时相对于90A电流下延伸率提高了167%,同时冲击韧性提高11.11%。层间温度为40℃时,相比于120℃的层间温度下,延伸率提高47.83%,冲击韧性提高19.81%;送丝速度为0.75m/min,相比于1.05m/min送丝速度下,抗拉强度提高10.91%,延伸率提高228.91%,冲击韧性提高45.98%。研究一字路径、一字往复路径、十字交叠路径对高强钢增材块体微观组织及力学性能的影响规律,得出随着距离基板越远,其抗冲击能力越高的结论。同时采用一字路径和一字往复路径时,在强度、塑性、韧性上差别不是很大,但是采用十字路径堆积时试样抗拉强度比一字路径和一字往复路径下提高10.13%和10.69%,同时韧性也分别提高了9.30%和10.59%。为了进一步实现高强钢增材块体的强韧化,通过在高强钢硬材基体中添加少量不锈钢软材实现软硬交织结构增韧。研究表明,当2层不锈钢之间通过2层高强钢隔开时,其抗拉强度只下降3.05%,但是其延伸率和冲击韧度分别进一步提高了31.63%和11.36%。

关键词： TIG电弧增材制造(TIG电弧3D打印)   TC4   正火处理   显微组织   力学性能  

摘要： 电弧增材制造（3D打印）技术是通过电脑辅助设计,材料由点到面再到体由下到上的逐层制造的过程。与传统的铸造、锻造等加工技术相比较,电弧增材制造成形的零件具有性能好,精度高等优点;与激光、电子束等增材制造方法相比,其具有制造成本低,效率高等优点。本文用TIG电弧增材制造方法,目的是探索在最佳工艺参数下成形件的显微组织以及力学性能。通过工艺参数对沉积层外观形貌、冶金缺陷、熔深、熔高及熔宽的影响规律的研究,并通过正交试验确定了TIG电弧3D打印最佳工艺参数;采用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）及X射线衍射仪（XRD）对沉积层的组织及相进行了分析;采用维氏硬度仪及万能拉伸试验机分析了沉积试样的硬度分布规律及机械性能变化规律。试验结果表明,TIG电弧3D打印的最佳工艺参数为电弧电流I=160A、扫描速度Vm=8mm/s、送丝速度Vd=1.4m/min、搭接率40%;随着电弧电流的增加,熔深略有增加、熔高没有明显变化、熔宽逐渐加宽;随着扫描速度增加,熔深逐渐减小、熔高略有增加、熔宽逐渐减小;随着送丝速度的增加,熔深逐渐减小、熔高增加、熔宽也逐渐增加;沉积态及正火处理后组织均由初生α相及少量β相组成;与正火处理比较,沉积态组织主要由细长的初生α相与魏氏组织构成;正火条件在750-900℃/2h/空冷时,随着温度的增加,细长的初生α相逐渐变短,魏氏组织逐渐消失,向着网篮状组织方向发展;正火条件在950-1050℃/2h/空冷时,初生α相变得粗化,并逐步向着等轴晶方向转变;本次试验（850℃/2h/空冷）较好的机械性能为XY方向的拉伸强度900.4MPa、屈服强度820.4MPa、伸长率9.3%、断面收缩率27.4%;Z方向的拉伸强度890.1MPa、屈服强度790.1MPa、伸长率10.8%、断面收缩率31.0%;与TC4钛合金锻造标准（T/GB16598-1996）抗拉强度σb=895MPa、屈服强度σ0.2=825MPa、伸长率δ=10%、断面收缩率Ψ=25%相比较,TIG电弧增材制造TC4钛合金经正火处理后的综合性能基本达到锻件标准,满足了实际的需求。沉积态与正火处理态的硬度值变化不大。拉伸试样（Z向拉伸试样和XY方向拉伸试样）断口形貌均布满韧窝,属于塑性断裂。

关键词： 微束电弧   选区熔化   增材制造   金属   弧压控制  

摘要： 金属增材制造技术种类繁多,这些技术各有各的优势、劣势,各有各特别适用的加工场合。本文将粉床铺粉和电弧热源相结合,提出并研究了一种新型金属增材制造方法——微束电弧选区熔化金属增材制造方法。该方法在保留电弧熔丝增材制造低成本优势的前提下,可以获得高于电弧熔丝增材制造的加工分辨率和加工精度,比电弧熔丝增材制造更适用于成形形状结构复杂、尺寸较小的零件。此外,该方法可以成形梯度材料零件,且可实现成形设备小型化、桌面化。该方法工艺过程是:在粉末床上平铺一层粉末,利用直流微束电弧(电流5A以下)按照零件截面形状扫描本层粉末,扫描区粉末熔化冷却后凝固成形,然后粉末床下降一个层高,再铺一层粉末,重复上述过程,直至成形出三维零件。研制出了微束电弧选区熔化金属增材制造原型装置,可以持续稳定地进行增材制造。通过对极间现象的观测发现正极对电弧的粘滞阻力大于负极,因此确定采用负极性加工。钨极表面氧化钨的形成和升华造成了电极端部的的损耗演变。电弧常在电极侧面放电,这是较细电极能够自锐的原因,电极自锐能够提高成形精度。通过实验研究发现扫描速度过快会发生球化现象,使成形失败。适中的扫描速度和电流可以得到最好的表面质量和尺寸精度。单道熔宽随电弧扫描速度的加快而减小,随电弧电流的加大而增大。增材速率随电弧扫描速度和电流大小的增大而增大。通过仿真分析发现随着扫描速度的加快熔池深度减小。随着电弧电流的加大,弧柱横截面积大幅增加,电弧能量密度减小,熔池深度总趋势是减小的。随着扫描速度的加快,熔池体积、沸池体积、气化占比均减小。随着电弧电流的加大,熔池体积整体上呈先增大再减小的趋势,这是电弧总能量和电弧能量密度综合作用的结果。在电弧电流较小时才会出现沸池,这是由于小电流具有较大的能量密度。总体来看,粉末沸腾气化量占熔化量的比例很小,不会对成形质量产生负面影响。根据实验和仿真研究结果,明确了合理的单层单道成形工艺参数组合。通过对单层多道成形实验研究发现,改变平行轨迹间距,沟道不发生形状尺寸的变化,发生改变的是沟道之间的平整带宽度,选用较宽的平行轨迹间距可以提高成形表面整体上的平整度,并提高增材速率。成形出了单层单道样件、单层多道平面样件和多层单道薄壁样件,其中单层多道平面样件的单边精度达到了200μm。

关键词： 热锻模具   梯度结构   电弧增材制造   金属型药芯丝材   路径规划  

摘要： 目前热锻模具主要采用铸锭锻造+机加工或直接精密铸造的方法制造。这两种方法制造的模具往往为单一材料,当其长期在高温高压恶劣环境下服役时,易出现变形、裂纹、剥落等损伤,模具使用寿命低。针对目前模具采用单一材料制造寿命低的不足,采用电弧增材制造的方法实现模具梯度结构的制造,提高模具的使用寿命。针对航空飞机发动机高温合金盘模具的结构特点,设计出打底层、过渡层及硬面层的三层梯度结构模具;开发出打底层、过渡层及硬面层三种金属型药芯丝材。打底层采用与5CrNiMo模具钢相同的合金成分设计,但降低了C含量,提高了Cr、Mo含量,这样使得打底层有良好的抗裂性和韧性。过渡层合金成分设计是在打底层丝材的基础上,增加了C、Cr、Mo的含量,并加入适量V、W、Nb,使其具有更好的力学性能。硬面层合金成分设计是在过渡层的基础上,增加了C、Cr、Mo、V、W、Nb的含量,提高了硬面层高温力学性能和耐磨性。此外,在三种金属型药芯丝材中均加入了1%的NaF,提高电弧的稳定性,改善工艺性能。研制的三种金属型药芯丝材成形性良好,在不同工艺参数下飞溅率在2.5%以下,高速摄像观察电弧增材制造过程中电弧稳定,工艺性良好。研制的打底层金属型药芯丝材堆积金属的组织为细小铁素体+贝氏体;过渡层金属型药芯丝材堆积金属的组织为细小铁素体+珠光体+少量板条状马氏体及弥散分布其中的细小硬质相碳化物;硬面层金属型药芯丝材堆积金属的组织为板条状马氏体+少量残余奥氏体,并存在细小硬质相碳化物。硬面层堆积金属在700℃下抗拉强度为1404MPa,磨损失重率为0.11%,较5CrNiMo降低了35.29%,硬面层金属有良好的高温耐磨性能。打底层与5CrNiMo基体的界面结合强度为1013MPa,过渡层与打底层的界面结合强度为1162MPa,硬面层与过渡层的界面结合强度为1317MPa,相邻梯度层的结合良好,具有高的结合强度。研制的三种金属型药芯丝材在5CrNiMo上堆积成梯度结构试样,测量得出5CrNiMo硬度为245HV、抗拉强度为1005MPa,打底层硬度为345HV、抗拉强度为1145MPa,过渡层硬度为455HV、抗拉强度为1311MPa,硬面层硬度为550HV、抗拉强度为1436MPa。在5CrNiMo上堆积三种金属型药芯丝材可构建梯度结构模具。采用平面切片与偏置填充的路径规划策略,通过java编程得到机器人程序语言,实现航空飞机发动机高温合金盘模具梯度电弧增材制造。电弧增材制造模具的尺寸偏差在1mm以内,未发现裂纹、未熔合等缺陷,实际应用表明梯度结构模具有高的使用寿命。

关键词： 模具电弧增材再制造   前处理   点云获取   点云精简   三维模型建立  

摘要： 随着资源重复利用以及环境保护的提出,对破损模具进行修复再利用已经得到越来越多人的重视。相比传统的模具堆焊修复工艺,模具电弧增材再制造技术效率高、精度高,可有效解决人工焊接工作环境差的问题。本文主要对模具电弧增材再制造前处理工艺流程进行研究,对点云获取、点云处理以及三维模型重构方法进行探讨,并对其进行优化改进。首先设计了模具电弧增材再制造前处理初步工艺。该工艺主要包含点云获取、点云处理以及三维模型重构三大模块。点云获取模块采用照式三维扫描仪进行扫描获得模具点云,点云处理模块结合模具点云缺陷制定工艺,三维模型重构模块结合模具扫描特点、后续分层切片以及焊接过程的要求制定工艺,最终获得增材再制造模型,该模型基本符合要求。进一步研究了模具电弧增材再制造点云获取过程工艺。针对初步工艺中点云获取模块出现的“空洞”、过密等问题,分别从扫描角度、喷涂层数以及光强三个方面展开研究,设计四种不同角度、六组喷涂层数以及四组光强试验,比较相应的标记点识别数量,对比点云图的完整性以及拼接精度,得到最优工艺参数。其次,设计了散乱模具点云精简算法。本算法将模具点云分为平面普通点、重要特征类点以及普通特征类点三类,分别采取不同的精简方法,可有效解决初步工艺中点云处理模块出现的“空白”、特征“淡化”等问题,相比通用逆向工程软件的均匀法更为优异,满足了生产需求。通过选择合适的曲面构造方式完成了破损模具三维实体模型建立,对粗加工模具三维实体的构建方案进行重建与选择。对比三角化效果,采用Geomagic Studio设定点间距x为1进行三角化曲面构建,导入商业绘图软件处理完成破损模具三维实体模型建立;采用多边形偏移处理建立粗加工模具三维实体模型。最终所获模具电弧增材再制造三维实体模型精度上满足要求,构建速度有很大提升。最后,进行了破损模具电弧增材再制造实验。利用改良后的模具电弧增材再制造前处理技术处理6-15-1型火车衬板类破损模具,建立了增材再制造模型,对该模型进行分层切片与路径规划,模拟无碰枪后进行焊接。所得增材再制造模型特征明显,加工余量符合要求,最后焊接修复结果外观成形良好。本文所改良模具电弧增材再制造前处理技术可作为工业技术参考。

关键词： 电弧增材   铣削   路径规划   复合制造   CAM系统  

摘要： 随着金属增材制造工艺的快速发展,采用焊丝熔敷层层堆积成形的电弧增材制造技术被证明是实现快速制造出具有复杂结构零件的合理、高效、低成本的制造方法。本文针对熔焊3D打印(电弧增材制造技术)与铣削复合制造的CAM系统展开了深入的研究。主要内容如下:(1)针对CAD模型轮廓预处理技术,由于CAD模型直接切片需多次遍历参数曲面,因此将模型所有参数化曲面根据一定条件划分到对应区间组中,使当前切平面直接与其对应区间组中参数化曲面进行求交运算,实现切平面与参数曲面快速求交运算;针对分层截面环无拓扑结构问题,基于投影点计数法完成对内外环的识别与分组。(2)针对熔焊增材路径规划问题,由于偏置路径算法复杂与往复路径易产生翘曲问题,本文对熔焊路径采用往复直线与轮廓偏置相结合的复合路径规划方法;针对往复路径起弧熄弧次数过多问题,基于轮廓环拓扑结构与改进贪心算法对分区路径进行优化设计,减少起弧熄弧次数,缩短空行程路径;针对熔焊在拐角处易堆积问题,基于B样条曲线技术优化路径拐角,保证路径拐角处速度均匀,提高熔焊堆积质量。(3)针对基于熔焊增材路径的铣削路径规划,由于复杂模型分支处插值铣削路径生成问题,首先对空间截面线进行分组,由整体到部分,由粗到精将截面线分成一对一情况;然后针对分叉端点处特殊情况,计算中间过渡马鞍点和生成过度引导曲线;最后运用线性插值方法得到中间路径点并基于三次B样条拟合生成铣削路径。通过上述研究工作,研究了面向熔焊与铣削复合制造的CAM软件系统,成功制造出经过复合路径规划的金属三维模型,证明了采用此方法实现金属零件制造的有效性与实用性。

关键词： 2319铝合金   电弧增材制造   热处理   磁场   组织与性能  

摘要： 为了改善电弧增材制造铝合金构件的成型精度和提高使用性能,本文用ER2319铝合金焊丝进行CMT电弧增材试验,主要采用了热处理和外加纵向磁场的方式对2319铝合金电弧增材制造进行成型质量的调控。2319铝合金电弧增材制造成型件表面成型不好,精度有待提高。微观组织呈现分层特征,组织形态呈现枝晶、等轴晶和柱状晶,相组成为α-Al和θ（Al2Cu）相。对X、Y和Z三个方向力学性能进行研究,发现三个方向具有明显的各向异性,其中Y向的力学性能最好,抗拉强度为249 MPa,屈服强度为157 MPa,延伸率为20.52%。为了进一步强化沉积态的力学性能,对成型件进行热处理。通过优化确定了最佳的热处理工艺为:T6（540℃/5 h+175℃/6 h）处理。经过固溶处理后在铝基体中形成过饱和固溶体,时效后重新细小弥散析出,相组成为α-Al和θ（Al2Cu）相。T6处理后,X、Y和Z三个方向的力学性能得到大幅度提高,其中Y向的抗拉强度可达499 MPa,屈服强度可达385 MPa,延伸率为19.58%,主要强化机制为弥散强化。外加纵向磁场后成型件表面平整光洁、焊道均匀平直。外加纵向磁场可以细化晶粒,促进等轴晶形成。气孔的分布形式由层间集中分布变成分散分布。外加纵向磁场后力学性能大幅度提高,C+P+A模式下改善更为显著,Y向抗拉强度为350 MPa,屈服强度为231 MPa,延伸率为18.93%。通过对2319铝合金构件成型试验研究发现,外加纵向磁场时“相交”路径下接头成型情况最好。

关键词： 铝合金   电弧-填丝增材制造   成型尺寸   气孔率   组织性能   3D零件  

摘要： 电弧+丝材增材制造（WAAM）技术是一种以电弧为热源,金属丝材为填充料,通过逐层沉积材料直接制造复杂形状金属部件的数字化技术。由于它具有节省时间和成本的潜在优点,受到人们的极大关注,并且在航天航空、船舶、工业制造等方面被广泛应用。目前,基于金属的增材制造（AM）技术主要是基于高能束的工艺技术,如激光、等离子束、电子束等增材制造技术。这些技术已经达到了高度成熟,并在商业上也得到了实践。然而,它们成本密集,需要高精密度仪器,以及特殊的工作环境（例如电子束熔化技术的工作环境需要在真空中）,这限制了它们在制造中型或大型部件方面的应用。而电弧+丝材增材制造技术为大中型构件的金属材料增材制造提供了可能。铝合金作为工业上常用的有色金属结构材料,具有特殊的物理与化学性质,如对氧的亲和力大、熔点低、导热系数高、热膨胀系数大等,其电弧-填丝增材制造产品除了常规的微观组织不均匀、力学性能下降等问题,还存在气孔、夹杂、热裂纹、表面流淌严重和成型后金属性能不足等问题,而气孔与成型精度差是铝合金电弧-填丝增材制造中最常见的缺陷。本文采用基于冷金属过渡（CMT）的铝合金电弧-填丝增材制造（WAAM）技术,系统地研究了铝合金试样的成型尺寸、熔池动态、气孔率、组织性能。本文主要研究工作如下:（1）介绍了基于CMT的WAAM系统,该系统主要由FANUC机器人操作系统和三维路径仿真软件（3D Printing）组成。（2）采用Al-Si焊丝（ER4043）为填充丝,通过单一改变送丝速度（WFS）、行进速度（TS）和焊枪角度（WT）对单层单道试样成型规律进行研究。当行进速度为0.6m/min,送丝速度为7.0m/min,焊枪角度α,β均为90°时,单层单道焊缝成型表面光洁平整,无飞溅、驼峰、咬边等缺陷,且焊缝成型尺寸适中,成型质量良好,但其气孔率较高。当焊枪角度α,β偏向90°,可有效减小气孔尺寸,降低气孔率,从而减少焊缝缺陷,获得综合性较为良好的焊缝。（3）采用WAAM-CMT系统制造Al-Mg合金零件。采用Al-Mg焊丝（ER5356）作为填充丝,通过调整送丝速度（WFS）和行进速度（TS）来控制热输入量,制造多层多道（实体墙）铝镁构件。且采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）对实体墙试样的宏观形貌和微观结构进行表征并对试样的显微硬度和拉伸性能进行研究。当WFS为7.0m/min,TS为0.9m/min时,Al-Mg合金试样层内区域晶粒尺寸为42.9-88.7μm,试样层间区域晶粒尺寸为37.7-77.6μm,而在其它WFS/TS下,相同试样区域晶粒尺寸都较大。而Al-Mg合金试样金相组织主要相为α-phase（Al）和β-phase（Al3Mg2）,相组成受WFS和TS影响显著。不同WFS/TS参数下的Al-Mg合金试样力学性能相对稳定,平均显微硬度呈现70-77Hv的均匀特征。拉伸试样的抗拉强度（UTS）、屈服强度（YS）和伸长率（E%）分别在255±5MPa、128±10MPa和23.2%±3%区间。而对于所有Al-Mg合金试样,断口都表现出典型的韧性断裂特征。（4）采用CMT/CMT+Advance模式,结合3D Printing切片软件快速设定增材成型路径,进行复杂的Al-Si合金零件的制造,分析焊丝熔滴尺寸、零件成型尺寸以及验证基于CMT的铝合金WAAM系统制造零件的稳定性。

关键词： 异种金属焊   CMT电弧沉积   钢   铝硅合金   铝锌合金   铝锡合金  

摘要： 随着现代发动机向高速、重载方向的发展,铝-钢复合滑动轴承因强度高、导热性好、价格便宜的优点越来越多的替代锡基和铜基合金轴瓦被广泛应用于乘用车上。为了进一步提高铝基合金层与钢背之间的结合强度,以及拓展铝基合金层在厚壁钢背上覆合的新工艺。本文以CMT电弧沉积的工艺方法,分别以Al-Si系、Al-Zn系焊丝为电弧沉积材料,进行了铝基合金-钢背双金属层的电弧沉积实验,系统研究了Al-Si系、Al-Zn系铝基合金焊丝在Q235钢板上单层单道电弧沉积特性,观察并测量了电弧沉积所得焊缝的外观、气孔率、接触角α以及熔宽的变化。在此基础上,研究了上述两种铝基合金焊丝在Q235钢板上的单层多道电弧沉积特性,以及焊缝的显微组织和力学性能进行研究。此外,本文还对Al-Sn合金在Q235钢板上的单层多道电弧沉积特性也进行了初步探索。实验结果显示,对于Al-12Si/钢异种金属间电弧沉积而言,焊接速度60 cm/min,干伸长4.0 mm,焊接电压Avp为90%Ux,焊接电流50 A为进行单层单道焊的优选电弧沉积参数。用这组参数电弧沉积所得到的焊缝宽度均匀,外表光亮,与钢板的结合良好,剪切强度高,但焊缝内部仍存在较多的气孔,且焊缝与钢板间的润湿性较差,“接触角α”小于90°。如果进行单层多道焊接,摆焊幅度3.0 mm,摆焊频率2.5 Hz,焊接速度30cm/min,干伸长4.0 mm,焊接电压Avp为90%Ux,焊接电流65 A则是优选的焊接参数。此时所得到的焊缝不仅外表光亮,焊缝铺展性能良好,焊缝与钢板间的“接触角α”大于90°,与钢板无明显开裂现象,结合强度高。由于“摆焊”工艺的加入,气孔率得到明显下降。进行Al-12Si/钢单层多道电弧沉积时,当焊接电流为50-55 A时,由于焊接热输入较小,第二道焊缝与前一道焊缝重合部分仅存在着微区熔化,此时进行单层多道焊的最佳平移距离为0.8-1.0倍焊缝宽度。当焊接电流在55-70 A之间时,由于焊接电流较大,既没有引起焊缝与钢板间产生明显的开裂现象,同时又能使后一道焊缝与前一道焊缝间产生较大区域的熔化与重合,因而最佳平移距离可以控制在0.6-1.0倍焊缝宽度范围内。对于Al-4Zn/钢异种金属间电弧沉积而言,焊接速度60 cm/min,干伸长4.0 mm,焊接电压Avp为90%Ux,焊接电流50 A为进行单层单道焊的优选焊接参数。所得到的焊缝宽度均匀,外表光亮,无明显的气孔,与钢板的结合良好,剪切强度高。在采用摆焊工艺时,优选的工艺参数则是:摆焊幅度3.0 mm,摆焊频率2.5 Hz,焊接速度30 cm/min,干伸长4.0 mm,焊接电压Avp为90%Ux,焊接电流65 A。在优选的工艺下所获得的焊缝宽度均匀,外表光亮,与钢板无明显开裂现象,结合良好。然而对于Al-4Zn/钢异种金属间电弧沉积,Al-4Zn焊丝中Zn元素的存在对其电弧沉积特性具有不利的影响,无法通过摆焊工艺参数实现单层多道焊。Al-12Si在钢板进行表面电弧沉积所得焊缝处IMC层厚度不均匀,靠近钢一侧IMC层呈平直状,靠近铝侧呈锯齿状,说明其生长方向是从界面向铝侧生长。Al-4Zn在钢板进行表面电弧沉积的焊缝界面上,IMC层在靠近铝侧区域呈现平直微区形貌,而靠近钢侧则呈锯齿状生长。在铝锡合金的电弧沉积实验中,用先铺锡粉的工艺所获得的铝-锡合金区较薄,且锡粉板结现象严重,电弧沉积层中Al与Sn不能完全混合。相比之下,用先电弧沉积锡层的工艺所得电弧沉积层中Al和Sn混合均匀,铝-锡合金区厚度达到毫米尺度。不过从总体上,本文对于An-Sn合金的电弧沉积工艺仅仅是初步的探索,具有实用化前景的工艺方法尚未形成,还有待于更深入细致的研究。