摘要
Al-Mg合金材料具有低密度、高强度、优塑性、良好的耐腐蚀性，常用以制造轻质航海结构件。冷金属过渡焊（CMT）是电弧增材（WAAM）领域中一种利用焊丝持续性收缩、周期性短路的低热输入、无飞溅的焊接方法，具有自由成形、成形效率高、无材料损耗等优点，适合制造铝合金零件。但是，单一的CMT技术因为热输入过低，使得堆叠的焊道结合不够紧密，影响其堆叠方向的力学性能。通过提高送丝速度或者在CMT短路周期中插入脉冲电流（CMT+P技术）都可以提高焊机热输入，进而增强焊道间结合强度。目前，通过提高送丝速度来提升焊接热输入，进而改善焊道间结合强度的报道较为丰富，但是通过调整脉冲数量来调控热输入的报道更多的是对单层焊道性能的研究，直接成形完整工件的技术成熟度不够高。基于此，本文针对目前的调整脉冲数量方式对完整成形工件研究较少的问题本文选取了3组送丝速度和5组脉冲数量作为变量参数进行电弧增材正交实验，旨在研究送丝速度和脉冲数量对5356铝合金CMT+P电弧增材熔滴过渡行为及成形性能的影响机制。具体研究内容如下： （1）5356铝合金CMT+P电弧增材熔池温度及熔滴过渡行为研究。利用红外成像仪对15组工艺的单层焊接过程进行实时监测，发现送丝速度和脉冲数量增加都会使得熔池温度升高。送丝速度增加会使得短路过程和脉冲过程熔滴尺寸增大；脉冲数量增加会使得脉冲过程熔滴尺寸减小，短路过程熔滴尺寸基本不变。 （2）CMT+P电弧增材5356铝合金宏观形貌及微观组织分析。脉冲数量为0的3组工艺无法完成增材任务，余下12组工艺随着脉冲数量增加，成形工件的外形更矮、更宽。随着送丝速度增加，成形工件形状影响呈非线性，送丝速度7m/min下成形工件最细长。脉冲数量增加会使得试样内部晶粒变粗大；送丝速度增加对试样内部的影响呈非线性，送丝速度为6m/min时晶粒最小。 （3）CMT+P电弧增材成形5356铝合金力学性能及电化学性能研究。CMT+P电弧增材成形试样横向拉伸性能明显优于纵向，横向抗拉强度平均能达310MPa以上。纵向拉伸性能随着脉冲数量的增加先上升后下降，脉冲数量为8和12时表现优异；纵向拉伸性能与送丝速度关系呈非线性，送丝速度为8m/min最优。对于电化学耐腐蚀性而言，脉冲数量增多或送丝速度增加都会使得成形试样的耐腐蚀性降低。
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