磁场对铝合金电弧增材成形及组织性能的影响*

常云龙，刘天羽

(沈阳工业大学 材料科学与工程学院，沈阳 110870)

增材制造把复杂三维制造转化为一系列二维制造的叠加过程，因而几乎可以在不用模具的条件下生成任意复杂形状的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性.目前有许多增材制造工艺使用电弧作为热源，将传统气体保护焊方法进行改造后，再将其应用到增材制造领域，从而形成了电弧增材制造技术.成本低、生产周期短、沉积速率高是电弧增材制造技术的主要特点[1-2].但是，目前的铝合金电弧增材制造技术，由于电弧的热积累引起构件在堆积加工过程中变形大、容易发生流淌，最终导致构件存在气孔缺陷、组织性能不稳定等缺点.焊接电弧中等离子体磁场具有可作用性，导电性和电准中性等特点，可以通过外加磁场控制焊接电弧的形状、运动、位置，从而改善铝合金电弧增材制造技术存在的缺点[3].

近年来，国内外研究学者对磁控焊接技术进行了大量研究.德国学者Marcel等[4]将外加磁场引入到大功率激光焊后发现，熔池内液态金属的运动速度明显发生改变.通过模拟结果与实验结果的比较发现，只要磁场垂直作用于焊接方向，洛伦兹力对焊接熔池中金属的熔化速度与外加磁场的极性就不存在一定相关性.外加磁场作用于熔池，对熔池中的温度分布和传热传质都产生了影响.Avilov等[5]将磁场应用在AlMg3板PA位置进行激光焊接后发现，外加电磁场装置产生的磁场……