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CMT工作模式对4043铝合金电弧增材成形性能的影响

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特种铸造及有色合金 2024年第5期44卷 620-627页

作者：梁福元邢鹏飞吴孟武武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070 智能农业动力装备全国重点实验室洛阳471039 湖北隆中实验室襄阳441000

采用CMT焊机4种工作模式对4043铝合金电弧增材单层单道成形进行研究,并通过多层单道成形制备了单壁墙试样,分析了工作模式对试样微观组织与力学性能的影响。结果表明,CMT-Pulse模式下的焊道余高系数较大,铺展性较好,而CMT-Advanced模式... 详细信息

采用CMT焊机4种工作模式对4043铝合金电弧增材单层单道成形进行研究,并通过多层单道成形制备了单壁墙试样,分析了工作模式对试样微观组织与力学性能的影响。结果表明,CMT-Pulse模式下的焊道余高系数较大,铺展性较好,而CMT-Advanced模式下的焊道余高系数较小,铺展性较差。CMT工作模式对电弧增材微观组织、气孔率及力学性能有着显著影响,通过CMTPulse+Advanced模式制备的试样晶粒较为细小均匀,气孔率最小为4.88%,此时单壁墙试样的横向和纵向抗拉强度均优于其他模式,分别为148 MPa和138 MPa,其抗拉强度各向异性最小,仅为6.8%。

关键词： 4043铝合金电弧增材制造焊道形貌力学性能

多道次拉拔4043铝合金焊丝均匀化过程中的组织和性能变化及其温度场数值模拟

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上海金属 2024年

作者：王江林李俊李绍宏彭明军卜恒勇李萌蘖起华荣昆明理工大学材料科学与工程学院

将4043铝合金杆经多道次拉拔成不同直径的焊丝。采用金相检验、硬度测试、拉伸试验、能谱分析等研究了焊丝均匀化过程中的组织和性能变化。结合有限元软件对焊丝均匀化过程中温度场进行了数值模拟。结果表明：随着焊丝直径的减小，其硬... 详细信息

将4043铝合金杆经多道次拉拔成不同直径的焊丝。采用金相检验、硬度测试、拉伸试验、能谱分析等研究了焊丝均匀化过程中的组织和性能变化。结合有限元软件对焊丝均匀化过程中温度场进行了数值模拟。结果表明：随着焊丝直径的减小，其硬度升高。当均匀化温度为550 ℃时，焊丝第二相尺寸细化、分布均匀、力学性能最优；随着均匀化温度的进一步提高，焊丝第二相粗化聚集并析出针状AlFeSi相，力学性能下降。温度场的有限元模拟结果对4043铝合金焊丝均匀化工艺的制定有一定的参考价值。

关键词： 4043铝合金拉拔均匀化有限元分析

4043铝合金CMT电弧增材制造技术及性能研究

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4043铝合金CMT电弧增材制造技术及性能研究

作者：卢恒洲昆明理工大学

学位级别：硕士

冷金属过渡(Cold Metal Transfer,CMT)电弧增材制造技术是以熔化极气体保护焊为基础,利用CMT电弧对焊丝进行加热熔化逐层堆积的数字化技术。常用焊丝有铝合金、钛合金、钢等,能制造出多种材料和形状的零件。由于其生产效率高、成本较低... 详细信息

冷金属过渡(Cold Metal Transfer,CMT)电弧增材制造技术是以熔化极气体保护焊为基础,利用CMT电弧对焊丝进行加热熔化逐层堆积的数字化技术。常用焊丝有铝合金、钛合金、钢等,能制造出多种材料和形状的零件。由于其生产效率高、成本较低等的优点,在多种行业有着广泛的应用,特别是航空和船舶行业由巨大的应用潜力。4043铝合金因其较高的强度和机械性能,耐腐蚀性能较好,特别是较好的流动性,十分适合增材制造,是4系焊丝中最常用的类型。研究4043铝合金电弧增材制造工艺能更好地将其应用于各种场合,为工业化生产提供参考。本文使用ANSYS软件采用高斯热源模型模拟了单道多层薄壁件电弧增材制造过程中的温度场和应力场的变化。模拟结果表明,采用CMT单道多层方式成形薄壁件时,制件的温度随着时间的增加逐渐上升,最终趋于平稳。每一层的熔覆层温度都会经历多次的上升与下降。当热量累积至一定程度后,部分熔覆层会由于后续熔覆层的堆积而发生重熔和应力的释放。随着成型过程的进行,制件高度方向具有最大的变形,其次是长度方向上的变形,各个方向的综合变形使得熔覆层两端发生下榻。最大等效应力的位置在增材件第一层的起弧点和收弧点,此处最容易发生翘曲变形。在有限元模拟的基础上,选择了合适的工艺参数,使用直径为1.2mm的4043铝合金焊丝进行了电弧增材制造实验。研究了成形路径、成形层数、焊接速度、送丝速度、气孔缺陷对成形薄壁件形貌、组织和性能的影响。结果表明,采用往复方向成形方式制备的样品形貌优于采用单一方向制备的样品;成形的样品上层形貌、组织和性能优于中层和下层,样品的横向力学性能优于竖向,横向拉伸性能最高为153.7MPa,竖向拉伸性能最高为134.8MPa;焊接速度的提高会使成形薄壁件的高度和厚度变小,晶粒尺寸减小,气孔率增加;送丝速度的增大会降低成形薄壁件的高度,增加成形薄壁件的厚度,增加晶粒尺寸,减少气孔率。在有限元模拟技术基础上,通过优化CMT工艺参数,成功制备了4043碗状复杂曲面零件,实验制备的碗状样品表面质量和尺寸精度达到要求。实验证明采用CMT技术制造复杂形状4043零件方案可行,制备效率高,制件质量稳定,满足实际生产要求。

关键词：电弧增材制造 CMT 4043铝合金组织和性能数值模拟

4043铝合金冷金属过渡薄壁构件电弧快速成形

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焊接学报 2018年第11期39卷 58-62页

作者：聂云鹏张培磊庄乔乔李雷上海工程技术大学材料工程学院上海201620

为研究4043铝合金在冷金属过渡下的电弧快速成形,搭建了电弧快速成形系统,获得了4043铝合金薄壁电弧快速成形构件.结果表明,通过控制起弧和收弧的电流百分比,可以控制电弧成形的能量分布,解决了薄壁构件成形时起弧的驼峰和收弧的塌陷问... 详细信息

为研究4043铝合金在冷金属过渡下的电弧快速成形,搭建了电弧快速成形系统,获得了4043铝合金薄壁电弧快速成形构件.结果表明,通过控制起弧和收弧的电流百分比,可以控制电弧成形的能量分布,解决了薄壁构件成形时起弧的驼峰和收弧的塌陷问题.总结了4043铝合金冷金属过渡电弧快速成形中焊接速度与送丝速度对成形效果的影响.最后根据合适的工艺参数,对成形良好的构件的微观组织进行了观察和力学性能进行了测试分析.得出了通过调节参数和优化路径,可以较好的控制单道薄壁成形样件的尺寸精度,获得优异成形试样的结论.

关键词： 4043铝合金冷金属过渡技术电弧快速成形力学性能

固溶时效处理对4043铝合金沉积层组织与性能的影响

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精密成形工程 2022年第8期14卷 134-139页

作者：解瑞军王祺星陈芙蓉内蒙古工业大学材料科学与工程学院呼和浩特010000

目的研究CMT增材制造的4043铝合金在固溶时效处理后的组织与性能变化规律。方法利用基于冷金属过渡技术的金属丝材增材制造方法制造出4043铝合金试件,采用金相组织观察、硬度测试、室温拉伸性能测试、能谱分析等手段,观察并测试固溶时... 详细信息

目的研究CMT增材制造的4043铝合金在固溶时效处理后的组织与性能变化规律。方法利用基于冷金属过渡技术的金属丝材增材制造方法制造出4043铝合金试件,采用金相组织观察、硬度测试、室温拉伸性能测试、能谱分析等手段,观察并测试固溶时效处理后4043铝合金沉积层的组织与性能。结果增材制造的沉积层与母材间的成分分布不均匀,Al多以树枝状晶形式存在,共晶Si以片状形式存在,固溶时效处理能够使沉积层内共晶Si聚集,元素扩散均匀。在540℃下固溶处理2 h、180℃下时效处理8 h后,性能提升最为明显。结论使用增材制造方式制造零件后,可采用固溶时效处理的方式改善组织、提高性能,从而扩大使用范围。

关键词： 4043铝合金丝材增材制造固溶时效处理组织力学性能

4043铝合金圆杆拉拔过程中的组织和性能变化

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轻合金加工技术 2022年第12期50卷 41-43,56页

作者：杨欣石春飞石永杰郭有军包头铝业有限公司内蒙古包头014046

4043铝合金经多道次拉拔成不同直径的圆杆,分析圆杆的显微组织、抗拉强度和电阻率与其直径、横截面积的关系,以便为拉拔制备焊丝提供相关的技术数据。结果表明,在拉拔过程中,随着圆杆直径的变化,第二相尺寸变化不大,沿拉拔方向大致呈平... 详细信息

4043铝合金经多道次拉拔成不同直径的圆杆,分析圆杆的显微组织、抗拉强度和电阻率与其直径、横截面积的关系,以便为拉拔制备焊丝提供相关的技术数据。结果表明,在拉拔过程中,随着圆杆直径的变化,第二相尺寸变化不大,沿拉拔方向大致呈平行线状分布,呈现均匀化、弥散分布特征。4043铝合金杆的抗拉强度、电阻率与其横截面积成线性相关,抗拉强度与电阻率成线性相关。4043铝合金杆拉拔过程中横截面积每减小1 mm^(2),其抗拉强度增加1.5 MPa,电阻率增加0.0077 mΩ·m,其原因是拉拔过程中α(Al)晶粒变形导致内部出现大量位错和晶格畸变等组织缺陷。

关键词： 4043铝合金拉拔横截面积抗拉强度电阻率

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4043铝合金的电化学增塑拉拔特性

塑性工程学报 2015年第5期22卷 125-129页

作者：李先阎峰云陈体军傅开武施正国兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验室兰州730050 兰州威特焊材炉料有限公司兰州730070

研究了电化学增塑效应对4043铝合金冷拉拔过程中拉拔力和拉拔后丝材硬度的影响。结果表明,电化学拉拔可以显著减小拉拔过程中的拉拔力,增加丝材拉拔变形量,减少拉拔退火次数。与不加电的常规拉拔相比,在电解液为0.5mol/L NaOH乳化液、... 详细信息

研究了电化学增塑效应对4043铝合金冷拉拔过程中拉拔力和拉拔后丝材硬度的影响。结果表明,电化学拉拔可以显著减小拉拔过程中的拉拔力,增加丝材拉拔变形量,减少拉拔退火次数。与不加电的常规拉拔相比,在电解液为0.5mol/L NaOH乳化液、电流密度为60mA·cm-2下进行电化学拉拔,拉拔后丝材的表面硬度明显降低,拉拔力下降8%~18%,拉拔变形真应变提高30%。

关键词： 4043铝合金电化学拉拔

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4043铝合金热变形行为和热加工图

热加工工艺 2019年第19期48卷 104-106,109页

作者：乔波战中学张登峰高世鹰刘春兰邬富宝张世全郑宏伟王晓婷李庭内蒙古金属材料研究所

通过热压缩试验研究了4043铝合金在变形温度350~500℃和应变速率0.01~10 s^-1的热成形性能,建立了合金的本构方程和热加工图。结果表明:变形温度对4043铝合金应变速率敏感系数的影响较小;高温变形主要受位错的热激活能控制;最佳热变形... 详细信息

通过热压缩试验研究了4043铝合金在变形温度350~500℃和应变速率0.01~10 s^-1的热成形性能,建立了合金的本构方程和热加工图。结果表明:变形温度对4043铝合金应变速率敏感系数的影响较小;高温变形主要受位错的热激活能控制;最佳热变形工艺参数是温度460~500℃、应变速率0.05~1 s^-1。

关键词： 4043铝合金动态材料模型热加工图能量耗散率

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连铸连轧法生产4043铝合金工艺研究

特种铸造及有色合金 2016年第9期36卷 979-980页

作者：贾伟张军马军江苏亨通电力特种导线有限公司

采用连铸连轧生产了φ9.5mm的4043铝合金杆,并对其进行了退火处理,通过拉伸试验、金相分析等手段研究了4043铝合金的力学性能与晶粒度。结果表明,铸造出的坯料晶粒度为1级,无裂纹、缩孔缺陷,轧制出的合金杆力学性能稳定,抗拉强度极差为2... 详细信息

采用连铸连轧生产了φ9.5mm的4043铝合金杆,并对其进行了退火处理,通过拉伸试验、金相分析等手段研究了4043铝合金的力学性能与晶粒度。结果表明,铸造出的坯料晶粒度为1级,无裂纹、缩孔缺陷,轧制出的合金杆力学性能稳定,抗拉强度极差为2.9 MPa;退火处理后,4043铝合金杆塑性得到大幅提高,伸长率平均提高了13.8%。

关键词： 4043铝合金连铸连轧力学性能晶粒度