复合热源钛合金熔丝高质量增材制造工艺研究

摘要：

针对钛合金熔丝增材制造零件表面粗糙度差、尺寸精度低的问题,提出了高质量复合热源熔丝成形工艺.以激光和焦耳热为热源,选用直径为0.3 mm的TC4钛合金细丝为沉积材料,首先通过焦耳电流预热金属丝,然后以低功率激光加热形成小尺寸熔池,随着基板的运动,金属丝被持续送入熔池并稳定沉积.通过单道沉积试验,研究了工艺参数对单道沉积层几何特征的影响规律.结果表明:当激光功率在50～200 W、送丝速度在60～360 mm/min的范围内变化时,工艺参数对沉积层几何特征的影响显著;当移动速度在30～360 mm/min的范围内增加时,沉积层宽度减小,高度稳定;当焦耳电流增大至10 A时,出现了周期性丝材熔断,恶化了沉积形貌和沉积稳定性.在稳定沉积参数组合(激光功率为125 W,送丝速度为240 mm/min,移动速度为300 mm/min,焦耳电流为8 A)的基础上,以25 W的降序功率梯度进行过渡,优化了坍塌、变形等缺陷,获得了高质量的钛合金薄壁件,其表面粗糙度(Ra)为1.776 μm,平均壁厚为0.648 mm,平均壁厚偏差为0.004mm,优于主流的送丝增材制造工艺,且沉积态试样在移动方向和沉积方向的拉伸强度分别为(918.91±9.54)MPa和(926.516±22.52)MPa.

关键词：激光技术、复合热源、增材制造、钛合金、高质量沉积、工艺优化

所属期刊栏目：50

分类号：TG44(焊接、金属切割及金属粘接)

资助基金：计划、河南省高等学校重点科研项目;西安市科技计划

在线出版日期：2023-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：209-219