高溟江 樊丁 侯英杰

摘要：针对电弧增材制造过程中严重的热积累所导致的成形件成形质量差、尺寸精度低以及晶粒粗大等问题，提出通过随弧激冷电弧增材制造方法来改善电弧增材制造过程中的热积累。采用数值模拟与试验相结合的方法研究随弧激冷对电弧增材制造过程温度场的影响，分析施加冷源对成形件的成形质量以及组织性能的影响。结果表明，施加冷源能够有效改善电弧增材制造过程中的热积累，提高成形件的成形质量以及尺寸精度，优化成形件的显微组织以及力学性能。

关键词：电弧增材制造;随弧激冷;温度场;成形质量;组织性能

0    前言

增材制造技术又称为3D打印技术，相较于传统的加工工艺，极大地减少了零件的加工工序、缩短了加工周期、提高了材料的利用率[1]。近年来，增材制造技术发展迅速，在汽车、生物医疗、航空航天以及模具制造等领域应用广泛。电弧增材制造是极具潜力的增材制造技术，相较于激光以及电子束增材制造，具有成形效率高、成本低、材料范围广、成形件致密度高等优势，在制造大型零件时优势更加明显[2]。但其也有不足之处，电弧增材制造是以电弧作为热源熔化焊丝形成高温熔滴进而过渡累积到堆积路径上形成堆积层，电弧熔融过程中热输入量高，热积累严重，熔池体积较大容易向下流淌，影响堆积层的成形质量[3-4]，同时在电弧增材制造过程中由于过高的热输入在成形件内部产生较大的残余应力，从而引起较大的变形，进一步影响成形件的尺寸精度[5]。……