Solid freeform fabrication of Al–Si components via the CSC-MIG process

Abstract

The use of the controlled short circuit metal inert gas (CSC-MIG) welding for freeforming 4047 simple shapes was investigating in this work. The results demonstrate that when used with appropriate processing conditions and raster path approach, the CSC-MIG can be used to fabricate component possessing a fine primary Al dendrite with dendrite arm spacing (DAS) ranging between 2·0 and 4·8 μm. It was also observed that this approach is capable of refining the Si eutectic phase to a fibrous morphology, due to the solidification front velocity exceeding the transitional value of 0·9 mm s−1. The hardness was found constant throughout the height of the freeformed component (70 HV). The bending strength was measured to be similar to as cast components, 388±35 MPa for the freeform versus 357±11 MPa for the as cast, but the ductility was doubled, from 9±1% to 18±2%, and was associated with the presence of a fibrous eutectic as opposed to the flaky morphology observed in the cast samples.L’utilisation du procédé de soudage sous gaz inerte à court-circuit contrôlé (CSC-MIG) fut étudié pour la fabrication en forme libre de piéces simples en 4047. Les résultats démontrent que lorsque soumis à des conditions de fabrication appropriées ainsi qu'un tracé régulier, le procédé CSC-MIG peut être utilisé pour fabriquer des piéces possédant des dendrites primaires en Al, avec une distance inter-dendritique variant entre 2.0 et 4.8 microns. Il fut aussi observé que cette approche est capable de raffiner la phase eutectique Si vers une morphologie fibreuse, un changement causé par une vélocité du front de solidification excédant la valeur de transition de 0.9 mm/sec. La dureté est demeurée constante sur la hauteur de la pièce faite par fabrication libre (70 HV). La résistance à la flexion mesurée est significativement similaire entre les pièces fabriquées par mise en forme libre (388±35 MPa) et celles coulées (357±11 MPa), mais la ductilité a doublé, passant de 9±1% à 18±2%, et fut associée à la présence d’une structure eutectique fibreuse, contrairement à une morphologie floconneuse observée dans les échantillons coulés.