基于CMT的电弧增材制造Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金螺旋桨成形机理及组织性能

作者：张帅锋; 魏正英^*; 廖志谦; 吕逸帆; 蒋鹏; 张文豪

来源：稀有金属材料与工程, 2022, 51(10): 3876-3883.

• CMT
• 电弧形态
• 熔池
• 电弧力
• 钛合金螺旋桨

通过对基于冷金属过渡(CMT)的电弧增材制造成形过程中电弧形态、电流电压同步信号和熔池形貌的同步检测分析，研究了电弧不同阶段的熔滴过渡形式和熔池金属的受力状态，探明了悬垂结构成形过程中的熔池金属的受力机制，实现了钛合金螺旋桨的成形，并分析了成形后的组织性能。研究结果表明，通过对CMT电弧热输入和电弧力的精细控制，能够在无支撑条件下实现钛合金螺旋桨叶片的快速成形，同时获得良好的力学性能。在本研究条件下，钛合金CMT电弧增材制造过程中熔滴过渡主要以短路过渡的形式进行，降低基值和短路阶段的焊接电流能够增加悬垂结构倾角，且当Ibase为50 A时，钛合金螺旋桨最大倾角达到53.26°。基于优化后的工艺制造的船用Ti6321钛合金内部组织致密且无贯穿式的粗大柱状晶，力学性能达到同级别锻件标准，水平方向和竖直方向的各向异性不明显。

• 单位
  西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室; 中国船舶重工集团公司第七二五研究所