ハイブリッドワイヤアークによるアルミニウム壁のプロセス・マイクロストラクチャー・プロパティの特徴 摩擦刺激加工による添加加工

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• 製造業 エンジニアリング
• メタルルジーは,金属の製造業です.

背景:

• ワイア・アーク・アディティブ・マニュファクチャリング (WAAM) は,大型アルミニウム部品のコスト効率の高い経路を提供します.
• WAAMプロセスは,熱の蓄積と粗雑な微細構造によってしばしば課題に直面し,性能に影響を及ぼします.
• 既存のWAAM方法では,アニゾトロプ的性質と機械的完全性の低下につながる可能性があります.

研究 の 目的:

• ハイブリッド統一添加形変形製造プロセス (UAMFSP) を調査し,摩擦振動処理 (FSP) をWAAMに統合する.
• UAMFSPで製造された壁の熱プロファイルと微細構造の特性を,金属惰性ガス (MIG) ベースのWAAM壁と比較するために.
• 従来のWAAMと比較してUAMFSPメソッドによって提供されるマイクロ硬さの改善を評価する.

主な方法:

• UAMFSPとMIGベースのWAAMを使用した比較壁構造の製造.
• 製造過程中の熱プロファイルの監視と分析のための赤外線 (IR) サーモグラフィー.
• 光学顕微鏡と,粒子の大きさと形状を特徴付けるための定量画像分析.
• 機械的特性を評価するためのマイクロ硬性試験 (ヴィッカーズ HV0.2)

主要な成果:

• MIGベースのWAAMは,著しい熱蓄積 (ピーク温度870~1000°C) を示したが,UAMFSPは,機械的を介して,より低く,均一なプロファイル (<400°C) を維持した.
• MIG壁は粗い,デンドリット状の粒 (平均面積 ~314 μm2) を示したが,UAMFSPは精製された,等軸粒 (平均面積 ~10.9 μm2) を示した.
• UAMFSPは,MIGベースのWAAM (75.8 HV対52.0 HV) と比較して,マイクロ硬度が45.8%増加した.

結論:

• UAMFSPプロセスは,従来のWAAMに固有の熱的および微細構造的制限を効果的に軽減します.
• UAMFSPのようなハイブリッド添加物変形戦略は,添加的に製造されたアルミニウム部品の性能を向上させる有望な経路を提供します.
• この研究は,より厚いビルド,多様な合金,および現実世界の機械的評価のためのハイブリッド添加物変形技術の進歩のための基盤を提供します.