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天津大学使用BLT电弧增材设备在Additive Manufacturing发表科研成果

近日，来自天津大学化工学院、中国核动力研究设计院和米兰理工大学机械工程系的课题组利用ng28南宫的WAAM设备W2520A，对比了WAAM技术和热轧技术制造的308 L样品，对WAAM技术制造的308 L的疲劳寿命进行了研究，形成研究成果，并在Additive Manufacturing上发表了文章Low cycle fatigue behavior of wire arc additive manufactured and solution annealed 308 L stainless steel.据悉，Additive Manufacturing期刊目前的影响因子超过10.

WAAM技术是一种利用逐层熔覆原理，采用熔化极惰性气体保护焊(MIG)、钨极惰性气体保护焊(TIG)以及等离子体焊接电源(PAW)等产生的电弧为热源，以金属丝材为原材料，在程序的控制下，根据三维数字模型由线-面-体逐渐成形金属零件的先进数字化制造技术。

与其它金属增材技术相比，WAAM技术成形效率高，可达几千克到几十千克每小时，丝材利用率最高可达90%以上。

WAAM技术对金属材质不敏感，可以成形对激光反射率高的材料，如铝合金、铜合金等；对设计响应快，特别适合小批量、梯度材料及多品种产品的定制化制造。该技术可用于解决大型及超大型零件锻造和铸造问题，也可用于大尺寸薄壁筋格结构打印。

在本论文中，课题组对固溶处理后的WAAM制造的308 L样品进行了微观结构表征、准静态拉伸试验和应变控制低周疲劳试验，与同样固溶处理条件的热轧制造的样品在准静态拉伸性能、循环变形行为、疲劳寿命和疲劳破坏机理进行了比较研究。

试验结果发现不同的加工技术对样品的微观结构有显著影响，这进一步影响了材料的低周疲劳性能。与热轧材料较小的等轴晶粒形态相比，WAAM材料的晶粒呈现具有织构的柱状晶形貌，并且晶粒尺寸更大。通过疲劳失效机理分析，WAAM材料具有更优异的抗疲劳裂纹扩展性能，但其抗裂纹起裂性能更差。因此，WAAM材料在相对较高的应变幅下表现出稍长的疲劳寿命，在低应变幅下具有较短的疲劳寿命。

同时，与热轧308 L相比，WAAM 308 L的杨氏模量降低了 15%，屈服应力增加 15%，极限拉伸强度降低 4%，总伸长率降低 17%。这些发现为WAAM制造的金属零件在各类工程中的应用至关重要。

ng28南宫在此次研究中为课题组提供了技术方面的支持。ng28南宫与课题组积极沟通，多次开展线上交流会议，细心解答课题组提出的问题。ng28南宫根据课题组要求，依托自身研究，开发特定的成形工艺参数，最终成功打印出研究所需的奥氏体不锈钢元件，确保试验的正常进行。

ng28南宫开展的WAAM 技术研究主要用于电弧增材和增材修复两方面。目前已完成国家工业强基项目1项，交付各类零件数百件，用于核电、航空航天、矿山机械、石油重工、高校、科研院所等相关领域。现有设备的最大成形零件尺寸可达到4m级，其成形效率为铝合金4kg/h，不锈钢等12kg/h；X射线及相关性能测试一次性通过客户验收。此外，设备进行扩展后实现了φ10m级环形件的试制，成形效果良好。

多年来，ng28南宫致力于与高校及科研院所合作进行试验研究，推动金属3D打印技术的发展以及其在工程领域内的应用。未来ng28南宫将继续重视与高校和科研院所用户精诚合作，支持高校和科研院所用户在WAAM技术层面不断深入研究，充分发挥WAAM的技术优势，在科研和工程应用领域提供更多具有参考价值的研究成果。