英国克大顶刊丨新型电弧增材制造技术实现沉积率突破10kg/h，晶粒减小，力学性能提升

针对这一问题，英国克兰菲尔德大学（克大）焊接与增材制造中心Stewart William教授及其团队在增材制造顶刊Additive Manufacturing上发表题目为A novel cold wire gas metal arc (CW-GMA) process for high productivity additive manufacturing的研究文章，提出了一种新型电弧增材DED工艺，结合GMA和外部冷丝，即冷丝气体金属弧（CW-GMA），实现高沉积速率和低材料重熔。

         

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1. CW-GMA的DED最大沉积速率为14 kg/h，这是所有单一电源的电弧增材DED工艺中最高的。利用该工艺成功制造了一个质量为280 kg的工业尺寸构件，其沉积速率接近10 kg/h，证明了使用该工艺建造具有高生产效率的大型工程结构的可行性。

2. 与标准GMA工艺相比，在CW-GMA工艺中添加冷丝改变了珠焊的几何形状，并显著减少了重熔和再加热出现的次数。具体而言，由于熔化效率的提高，珠焊宽度先增加，然后由于冷丝吸收了熔池的能量，珠焊宽度趋于稳定。由于基板或预先沉积层吸收的能量减少，随着冷丝送丝速率（CWFS）的增加，重熔不断减少。

3. 基于单层和多层沉积实现了CW-GMA工艺的工作空间。这可以用来指导工艺参数的选择，以避免该工艺中的任何缺陷。此外，制造了多层单道壁的工艺模型，可用于预测沉积壁的几何特征，包括TWW、EWW和LH。

4. 对CW-GMA的微观结构和力学性能进行了检测，并与标准GMA工艺进行了比较。由于添加冷丝，与标准GMA工艺相比，CW-GMA工艺中的比能量密度减小，导致更小且更各向同性的晶粒，从而使前者的拉伸强度更高，各向异性更小。