超声振动对CMT电弧增材制造铝合金组织与性能的影响

为了减少电弧添加剂在铝合金中产生的气孔和粗晶，采用超声振动辅助电弧添加剂沉积4043铝合金薄壁件。研究了超声振幅对沉积材料微观结构和力学性能的影响。研究发现，在超声振动的作用下，熔池中的枝晶被破坏，提高了液态金属在熔池中的形核速率，细化了晶粒，粗柱状晶粒也在熔池的振动搅拌下转变为细小的等轴晶粒。与无超声振动辅助的样品相比，平均晶粒度降低了22.5%。同时，超声振动引起的空化和声流效应减小了样品中孔隙的大小和数量。然而，随着超声振幅的增加，熔池中的能量逐渐增加，热输入的增加也使晶粒粗化。过多的超声波能量会破坏焊缝的结构完整性，导致焊缝中出现孔洞。有超声振动样品的抗拉强度比没有超声振动样品的铁塔增加了8.2%～16.3%，抗拉强度和断后伸长率的各向异性随着超声振幅的增加而逐渐减小。