本发明属于铝合金增材制造，具体涉及一种高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件及其制备方法。
背景技术：
1、电弧增材制造技术(wire arc additive manufacturing，waam)是以电弧为热源，以线材为原料，快速修复零件、制造零件的方法，waam是一项十分重要的技术，与传统的减材制造技术相比waam具有快速成型，成本低，线材利用率高，生产效率高，成形件致密度高等优势，能够实现精密复杂零件定制化成形，在金属结构制造领域拥有广泛的应用前景。
2、高强铝合金因其轻质化，高强度，高模量，高导热和低膨胀等优良性能而广泛应用于航空航天，交通运输，机械电子等众多领域，在金属材料中的应用仅次于钢铁而居第二位。高强铝合金作为航空航天中重要的承力构件，且随着零件结构复杂性的增加和力学性能要求的提高，传统的加工方法如锻造、铸造等不能满足商用车装备逐渐一体化，复杂化，智能化的设计需求，且传统工艺以减材制造和等材制造为主，制作流程复杂，原料使用率低，生产周期长，难以满足产品的小批量生产。目前金属增材制造技术作为整个增材体系中最为前沿和最有潜力的技术，是一种高效率低成本的制造方法，且成型工艺适应性好，在商用车构件制造中具有广泛的应用前景。
3、高强铝合金主要包括以al-cu系和al-mg-zn系为基的两类合金，电弧熔丝增材制造高强铝合金存在很强的热裂倾向，成形难度较大。al-cu系合金中zl205a热裂纹敏感性较高，降低结构的强度和塑性，成品率较低；2219铝合金热裂纹敏感性相对较低，但是其构件屈服强度低，两者均难以达到结构力学性能要求。2319因其高强度和高热稳定性等特点，被广泛应用于航空飞行器大型结构件的制造，但是增材制造状态2319铝合金中含有粗大杂质相，需要净化铝液，降低杂质相的含量，以提高合金的强度和塑性。研究表明，某些元素少量甚至微量的存在可以改善铝合金组织和性能。如sc、zr微合金化效果显著，可细化铝基体晶粒，提高强度、软化温度等，但价格昂贵。er与sc、zr的作用类似，可改善力学性能，且其价格低廉，还能与铝液中h，s和o元素发生反应，以达到净化铝液的目的。
4、专利cn109266926a公开了一种al-cu合金丝材制备方法，经该方法制备的al-cu丝材抗拉强度能达到400mpa以上，延伸率在10%左右，仍不能满足复杂的商用车零部件复杂的工况要求。
技术实现思路
1、针对现有技术中al‑cu系合金构件抗拉强度的问题，本发明提供了一种高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件及其制备方法，使制备的al‑cu系丝构件满足商用车高强度、高韧性的需求。
2、本发明通过以下技术方案实现：
3、一种高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件的制备方法，包括以下步骤：
4、（1）启动送丝系统输送al-cu焊丝，在预热的铝合金基板进行电弧熔丝增材制造，焊枪扫描速度为0.4～0.7m/min，送丝速度为6.5~9m/min，焊接电流为135～201a，焊接电压为18.2～23v，保护气为氩气，氩气流量为20～25l/min，每层堆积高度在1.0～2.0mm之间，堆积层数为100～200层，成形高度在100mm～200mm的al-cu丝材电弧熔丝增材构件，冷却至室温；
5、（2）对步骤（1）冷却至室温的al‑cu铝合金构件进行热处理得高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件；热处理包括一级固溶处理、二级固溶处理和时效处理；一级固溶处理温度为495～505℃，保温时间为4h；二级固溶处理温度为515～525℃，保温时间为6h；时效处理的温度为160～170℃，保温时间为18～20h。
6、进一步地，所述的al-cu焊丝干伸长度为10～15mm，焊丝直径为1.0～1.5mm。
7、进一步地，步骤（1）启动送丝系统前，调整焊枪尖端位于铝合金基板上方的10～15mm处，调整送丝系统中送丝管的位置，使送丝管与焊枪之间的夹角为10～45°，并使送丝管与焊枪位于同一竖直平面，al-cu焊丝最前端位于焊枪尖端正下方10～15mm处，且与铝合金基板间隔0.2～0.5mm。
8、进一步地，层间温度小于60℃。
9、进一步地，所述的铝合金基板厚度为8～15mm。
10、进一步地，所示的铝合金基板的预热参数送丝速度为8~9m/min，焊接电流为171～201a，焊接电压为21.5~23v，保护气为氩气，氩气流量为20~25l/min。
11、进一步地，步骤（2）一级固溶处理和二级固溶处理后进行水冷，时效处理结束后进行空冷。
12、进一步地，使用计算机软件对al-cu丝材电弧熔丝增材构件的三维模型及加工参数进行设定。
13、本发明中，上述制备方法制备得到的高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件。
14、本发明取得的有益效果为：热处理工艺，固溶处理后，al‑cu铝合金析出大量强化相，而部分强化相在固溶作用下重新溶入到al基体中，形成过饱和的固溶体，大幅度提升al‑cu铝合金结构件的强度和韧性。
1.一种高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件的制备方法，其特征在于，所述的al-cu焊丝干伸长度为10～15mm，焊丝直径为1.0～1.5mm。
3.根据权利要求1所述的高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件的制备方法，其特征在于，步骤（1）启动送丝系统前，调整焊枪尖端位于铝合金基板上方的10～15mm处，调整送丝系统中送丝管的位置，使送丝管与焊枪之间的夹角为10～45°，并使送丝管与焊枪位于同一竖直平面，al-cu焊丝最前端位于焊枪尖端正下方10～15mm处，且与铝合金基板间隔0.2～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件的制备方法，其特征在于，层间温度小于60℃。
5.根据权利要求1所述的高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件的制备方法，其特征在于，所述的铝合金基板厚度为8～15mm。
6.根据权利要求1所述的高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件的制备方法，其特征在于，所示的铝合金基板的预热参数送丝速度为8~9m/min，焊接电流为171～201a，焊接电压为21.5~23v，保护气为氩气，氩气流量为20~25l/min。
7.根据权利要求1所述的高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件的制备方法，其特征在于，步骤（2）一级固溶处理和二级固溶处理后进行水冷，时效处理结束后进行空冷。
8.根据权利要求1所述的高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件的制备方法，其特征在于，使用计算机软件对al-cu丝材电弧熔丝增材构件的三维模型及加工参数进行设定。
9.一种利用权利要求1~8任一项所述的制备方法制备得到的高强al-cu丝材电弧熔丝增材构件。
