用于焊接和ALM目的的特制镁丝材制备工艺

镁焊丝是连接工艺比如惰性气体保护电弧焊成功的关键因素，而新兴的ALM技术极度的依赖镁焊丝。目前，所应用的镁焊丝仅可用于一些标准的合金，例如AZ31, AZ61, AZ92 和 AM50等。尽管对于大部分的连接应用是足够的，然而ALM技术需要的是可用于合金的化学成分范围更广的焊丝。

镁焊丝的一般制造方法有：挤压制造，热拔和冷拔。热拔又可细分为以下几步：铸造、挤压、拉拔以及个各步骤间的热处理等。以上的生产路线意味着长的生产周期和高昂的生产成本，特别是对于小批量生产的焊丝。冷拔由于可以简化焊丝的生产步骤而受到期待，然而冷拔工艺并不适用于所有的镁合金。

为了克服这些问题，同时为小批量生产(特别是科研实验)提供可靠的焊丝，利用挤压机经过单步挤压可以得到小直径的焊丝。这一个大优势使单一批次焊丝生产之间的工序变化变得高效，同时焊丝的生产可以实现特别定制。另外可以为某些应用需求提供化学成分和直径的选择。同时，可用于高强度金属焊丝的生产和提高生产工序的稳定性。另外，利用触変挤压成形方法可以制造普通工艺不能制造或难以制造的镁合金(如颗粒增强的镁合金)。触変挤压成形所得到的材料随后可挤压成焊丝。

这里介绍了特制焊丝的生产制造工艺，另外对比了不同工艺制造的焊丝经过惰性气体保护电弧焊焊接后的性能。最后讨论了基于镁丝的ALM技术的前景。

研究方法：

生产路线的优点在于只有几个步骤是必要的，这有助于保证生产时间和降低生产成本。焊丝的生产步骤和常规的挤压工艺相似，主要步骤有：铸造、均匀化处理、挤压、连接成所需长度等。

实验所用的小圆柱坯料是在直径为21mm,长度为100mm的铜模中成型的,经过快速冷却得到了较小的晶粒。随后将铸锭加工成挤压工艺所要求的直径。

紧接着，将未进行均匀化处理的圆柱坯料一次挤压成4根直径1.2mm的线材。挤压速度为2m/min，单根线长4m。基于以上四个设计，每一个坯料可以得到16米的线材。实验挤压温度为390℃，挤压比1：70。

经过挤压后可以选择性的将线材连接成所需要的长度，由不同厂家(浦项制铁，韩国;弗莱贝格，德国技术大学)生产的厚度为2mm的AZ31板材，利用惰性气体保护电弧焊沿着垂直轧制的方向进行焊接。所试验焊丝为本实验挤压制得的直径为1.2mm焊丝和可用于AZ61焊接的直径为1.6mm的商用焊丝。必须说明的是，对于厚度为1.2mm用于Mg-Al线的焊接并没有可利用的优化焊接的参数，实验所使用的焊接参数是通过实验确定的。

ALM技术：金属添加层制造法(缩写为MAM，ALM，AM)大致可分为两类：基于粉末法和基于金属丝法。基于粉末法在过去十年被着重研究，同时基于金属丝法正不断从组合焊接技术发展成现代艺术能力，比如：WAAM [8]:

ALM技术能通过减少材料的损耗从而减少零件的成本，同时由于几乎不需要工具作业(比如铸造或锻造)从而加快了投放到市场的时间，另外，这近净形零件的机械加工相比于从板铣削零件的机械加工工序大大减少。ALM技术内在的高设计自由度能运用到减重(关键字：仿生设计)以及复杂图形集成为一个零件-这零件原先由大量的子组件构成。

通常，相比于基于金属丝法，粉床的选择性激光熔化能提供更高分辨率的近净形零件，但是基于金属丝法显示出更高的沉积率和在零件尺寸方面更少的限制。

Ca和Y优化的用于焊接的AZ填充丝是高易燃性阻力[9,10]的ALM零件具有潜在效应的原料，飞机内部[11]或引擎部件[12]都需要这种高易燃性阻力的ALM零件。结构组件是更少的金银丝细工;在这种情况下，处理Mg金属丝没有适用于工厂的基于Mg粉制造金属丝工序复杂。

总结：

1. 对于镁填充焊丝，表明铸造后挤压是一个有前景的生产路线。相比于目前使用的生产路线，少量的小直径填充焊丝能具有经济效益的生产。

2. 虽然在最后的焊缝处能发现毛孔，但是挤压的填充焊丝整体质量是很高的。毛孔存在的潜在原因是在这个工序中引入了杂质造成的。毛坯的精心铸造和减少挤压过程中的润滑能减少毛孔的出现。

3. 焊接表显示出与空白表一样的强度，然而，延伸率却明显下降。所有的焊接拉力试验样品都在热影响区断裂。

4. 基于叠层制造镁合金焊丝的方法对于原型和小批量尺寸的生产是很有前景的。

5. 相比于基于粉末的ALM方法，基于焊丝的ALM方法更适用于大型零件和高层厚度。