堆覆速度对等离子弧双填丝增材制造碳钢堆覆层组织和性能的影响

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(南京理工大学材料科学与工程学院，南京 210094)

0 引 言

增材制造技术是新兴起的一种高效节能的制造技术，其原理是将原材料按照预设轨迹逐层累加，直至形成实体零件，具有工序少的优点[1]。增材制造所用原材料有粉末和丝材等2种，与粉末增材制造技术相比，丝材增材制造技术可以降低材料成本，减小氧化物污染的可能性[2-3]。增材制造所用热源主要有激光、电子束和电弧等3类，与激光和电子束相比，以电弧为热源进行增材制造的成本低、效率高、适合于制造大型构件[4]。

与电弧单填丝增材制造相比，电弧双填丝增材制造工艺的沉积速率可以提高到2倍以上，输入到基体金属的热量较少，同时熔化深度以及熔敷金属的稀释率更小[5-6]。等离子弧是一种能量密度较高的电弧，等离子弧双填丝增材制造工艺可以实现快速增材制造，显著提高生产效率，降低生产成本[7]。与电流、电压等工艺参数相比，堆覆速度对增材制造构件冷却速率的影响最为显著；而冷却速率的提高能够有效改善增材制造构件的性能。

与传统的铸钢相比，碳钢的组织更细密、性能更好，对碳钢进行等离子弧增材制造能够有效提高成形精度。为此，作者以H08Mn2Si低合金碳钢焊丝为丝材，采用等离子弧双填丝增材制造工艺在Q235钢板上制备碳钢堆覆层，研究了堆覆速度对堆覆层宏观尺寸、显微组织和力学性能的影响。

1 试样制备与试验方法

试验用丝材为H08Mn2Si低合金碳钢焊丝，直径为1.0 mm；……