[发明专利]一种含硅镁合金电弧增材制造方法

说明书

本发明提供了一种含硅镁合金电弧增材制造方法，属于耐热镁合金结构件制造技术领域。本发明提供了一种含硅镁合金电弧增材制造方法，包括以下步骤：对目标结构件进行三维建模，切片化处理后生成三维增材加工程序，导入计算机控制系统；将基板进行预热；将含硅镁合金丝材进行电弧增材后冷却，得到含硅镁合金。本发明针对目前普通铸造工艺下高强耐热含硅镁合金Mg₂Si相粗大、高温性能低的问题，通过电弧熔丝增材制造的方法实现快速凝固来细化Mg₂Si改善其微观组织及高温性能。本发明提供的电弧增材制造方法能够高效率的快速成形高质量的耐热镁合金结构件。

技术领域

本发明涉及耐热镁合金结构件制造技术领域，尤其涉及一种含硅镁合金电弧增材制造方法。

背景技术

随着轻量化趋势的发展，作为最轻质、环保的金属结构材料，近年来镁合金在汽车制造、航空航天、国防军工中已经得到广泛应用，然而高温性能差一直都是制约镁合金应用的难点，开发新型高强耐热镁合金对于提高国防力量具有战略意义。高强耐热含硅镁合金因其具有较好的耐高温性能和成本较低等优势，在金属结构材料领域具有广阔的发展前景。Mg₂Si作为耐热含硅系列镁合金中主要的强化相之一，具有低密度、高熔点、高硬度、高弹性模量和低热膨胀系数的优点，能显著改善镁合金的耐高温性能。然而该系合金仅适用于凝固速度较快的压铸，而不适用于砂铸或金属型铸造。这是因为在较慢的冷却速度下，合金组织中的Si和Mg倾向于形成粗大的汉字状Mg₂Si相，容易引起应力集中，从而降低合金的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含硅镁合金电弧增材制造方法。本发明通过电弧熔丝增材制造的方法实现快速凝固来细化Mg₂Si改善其微观组织及高温性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含硅镁合金电弧增材制造方法，包括以下步骤：

对目标结构件进行三维建模，切片化处理后生成三维增材加工程序，导入计算机控制系统；

将基板进行预热；

将含硅镁合金丝材进行电弧增材后冷却，得到含硅镁合金。

优选地，所述含硅镁合金丝材包括以下质量百分含量的成分：0Si≤5％、0≤Al≤10％、0≤Mn≤3％、0≤Zr≤3％、0≤稀土元素≤15％，所述稀土元素包括Y、Gd、Ce和Nd中的一种或多种。

优选地，所述含硅镁合金丝材的直径为1.2mm。

优选地，所述含硅镁合金丝材的送丝角度为60°，所述送丝角度为所述含硅镁合金丝材与基板之间的夹角。

优选地，所述预热由电弧原位扫描完成，所述电弧原位扫描的电弧长度为4～6mm，层高为1.0～3.0mm，保护气为氩气，所述氩气的流量为18～22L/min。

优选地，所述预热的时间以对基板预热1～2圈为准，所述预热的峰值电流为150～240A，峰值电流时间占比为20％～40％，基值电流占比15％～40％。

优选地，所述基板为AZ系列镁合金基板。

优选地，所述电弧增材时的参数包括：稳定热输入的稳定峰值电流为80～220A，稳定峰值电流时间占比为10％～40％，稳定基值电流占比为5％～40％。

优选地，所述冷却为空冷。

优选地，所述电弧增材在TIG增材制造系统中进行。