武永 邓威 刘恺 张志来 吴迪鹏 陈明和 柏久阳

摘要：针对铝合金电弧增材构件存在的气孔等内部缺陷，开展不同层间超声冲击工艺参数下电弧增材制造2219铝合金的晶粒形貌、力学性能和气孔缺陷试验研究，分析了层间超声冲击对试件性能的强化效果。结果表明，降低沖击扫描速度和提高冲击次数，晶粒尺寸减小，顶部圆弧区的树枝晶被破碎向等轴晶转化；相比无冲击的增材制造材料，以2mm/s速度扫描冲击三次试样的抗拉强度提升了10.2%，屈服强度提升了32.4%；TIG电弧增材制造构件的气孔数量、平均直径和圆度随超声冲击增加而降低，部分直径小的气孔直接闭合。本研究对电弧增材制造应用于大型铝合金薄壁构件成形及组织性能控制有参考价值。

关键词：电弧增材制造；层间超声冲击；2219铝合金；非熔化极惰性气体保护电弧焊

中图分类号：V232.4文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.11.013

针对飞行器轻量化需求，需要大量空间结构复杂和整体化零部件，对零件制造工艺提出更高要求[1]。增材制造（additive manufacturing， AM）是一种高效、灵活、低成本的柔性制造技术，可以实现形性兼具的结构功能一体化的部件、组件制造[2-5]。王华明团队研制了最大成形尺寸达7m×4m×3.5m的激光增材制造设备[6]，制造了投影面积16m2的钛合金加强框[5]。虽然激光增材在材料利用率及生产成本上具有一定优势，但制造效率较低，一般为几十到几百克/小时。电弧增材制造（wire arc additive manufacturing， WAAM）以电弧为热源、丝材为原料，加工效率高，可达几千克/小时，设备和运行成本低，在大型复杂构件的制造中具有明显优势[7]。……