文 献 综 述
摘要：由于铝合金的应用领域较为广泛且在航空工业中占有十分重要的地位，其增材制造技术成为了研究热点。CMT技术作为一种新型焊接工艺，焊接过程中弧长控制较为精确，其热输入量小、飞溅少等工艺特点非常适合铝合金等低熔点金属的增材制造[1]。本课题针对2219铝合金CMT增材制造重点研究其成形工艺，分析不同增材工艺参数对2219铝合金成形影响规律，并对2219铝合金沉积态组织与性能进行表征，优化工艺参数使其成形良好。
关键词：2219铝合金；CMT电弧焊；
课题背景及意义
随着现代科学技术的发展，对新材料的研究和应用不断提出更高的要求，近几十年来，国内外学者对高强度铝合金的热处理工艺及其性能等进行了大量的研究，取得了重要进展，并极大地促进了该类材料在航空工业生产中的广泛应用，高强度材料成为材料工作者追求的重要指标。增材制造技术和传统的切削加工技术不同，可以使铝合金满足航天航空等重要技术领域对精密、昂贵金属零件的精度、性能、研制成本和可靠性不断提高的要求。作为增材制造中的研究重点，金属增材造因其具有极高的制造效率、材料利用率以及良好的成形性能等优势，从一开始便被应用于航空航天等高端制造领域的高性能金属材料和稀有金属材料的零部件制造[1]。
CMT
CMT 焊接工艺介绍
冷金属过渡技术CMT（cold metal transform）是指将送丝运动与熔滴过渡过程进行数字化协调[2，3]。与普通MIG/MAG焊相比, CMT实现了熔滴到熔池的冷过渡, 具有热输人小, 无飞溅等突出优点, 拓宽了普通MIG/MAG焊难以涉及的领域, 适用于薄板或超薄板焊接, 以及异种材料连接等领域。Fronius 公司于1997年正式对外提出异种金属材焊接技术及无飞溅焊接引弧技术，以此技术为基础于2002年开发出CMT技术[4]。它是以MIG/MAG焊接法为基础开发出来的一种焊接过程中无焊渣飞溅的新型焊接技术，是通过数字控制技术的方式，将焊接中的电弧和焊丝的送丝机构组成的一种全新的焊接系统。
CMT焊接研究现状
姜晓飞[5]利用CMT技术在30CrMnSi钢板表面熔覆CuSi3。主要对界面区和熔覆区组织、形成机理及接头力学性能进行了系统的研究。Fronius公司的Bruckner[6-8]选用不同的铝合金母材Al-0.4Mg-1.2Si、Al-0.8Mg-0.9Si、AlMg3和Al-5Mg-Mn，用对比试验研究了铝合金和镀锌钢的 CMT 焊接，得到焊接接头的强度在 130~175MPa 之间。该作者认为，接头强度的大小与脆性金属间化合物的厚度有很大关系。为了获得良好的焊接接头，金属间化合物层的厚度应该控制在10mu;m以下；若将厚度控制在2mu;m以下，将能减小接头脆性断裂的可能性。山本茂昭[9]对钢和铝的CMT焊接进行了研究，试验证实铝合金和镀锌钢的焊接接头具有良好的抗拉强度，耐腐蚀性和疲劳强度均达到较好的效果。日本的 Furukawa等[10,11]选择 AlSi5为焊丝，采用CMT方法连接了A5052铝合金和镀锌钢板，研究了金属间化合物的成分和厚度。
CMT的主要特点
（1）稳定的熔滴过渡
CMT 焊接技术首次将送丝系统和熔滴过渡过程进行数字化控制，能够在电弧的产生和熄灭的过程中自动调节焊接电流，并调节脉冲式的焊丝输送。如图 2 所示，在 DSP（Digital Signal Processing）的控制下，这种过渡方式和一般的熔滴过渡方式完全不同。当焊机的数字式处理器监测到产生的短路信号，将信号传输给送丝机，送丝机作出回应将焊丝回抽，在这一过程中焊丝与熔滴分离，在无电流状态下使熔滴顺利过渡。这是一个相对封闭的闭环系统，但是其优点是提高了整个系统的稳定性[12]。
图2 熔滴过渡示意图
- 低热输入量：无电流状态下的熔滴过渡可以通过CMT焊接技术实现在焊接过程中在短路电流产生的同时，CMT焊接系统中的DSP系统会对短路过渡进行控制，在熔滴过渡的瞬间，电源将电流降至几乎为零，所以几乎不产生电流热，热输入量也几乎为零，送丝机构此时停止送出焊丝并自动地回抽焊丝，在整个过程中，产生的焊接电弧本身所产生的热量相对焊接过程对焊缝的影响很小。短路发生时，电弧消失，此时电弧所产生的热输入量急速下降。在冷热交替中完成这个焊接过程的循环。因为这种焊接过程中冷热之间的交替变化，使得焊接中焊接热量大大的降低[13]。
图 3 CMT 焊接过程中电流电压波形图
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