关键词： 电弧增材制造   分区减光   主被动联合视觉传感   成形尺寸  

摘要： 设计了电弧增材制造熔敷道成形尺寸主被动联合视觉检测方法,以克服结构光主动视觉传感的滞后性与被动视觉传感的信息单一性.为了实现极高亮度的熔池与极低亮度的结构光条纹在同一CCD靶面同时清晰成像,提出了分区减光策略,对熔池与结构光条纹进行差异化的减光,使二者光强在减光之后水平相当,进而清晰成像.相机成像光路分析表明,需要将分区减光元件设置在镜头前方一倍焦距以外或镜头后方焦点与靶面之间.该方法实现了单CCD在一幅图像中同时清晰拍摄熔池和结构光条纹.开发了一套图像处理算法,实时提取出了熔敷道尺寸.结果表明,熔敷道高度检测误差优于0.1 mm,宽度检测误差优于0.2 mm.

关键词： 电弧增材制造   机器人焊接速度   层间冷却时间   成形精度  

摘要： 目的提高电弧增材制造质量,获得更好的参数匹配。方法研究机器人焊接速度和层间冷却时间变化对增材件形貌、熔宽、余高的影响规律。选取焊接速度为30 cm/min和40 cm/min,层间冷却时间为30 s和40 s,进行两变量两个水平的全面实验。利用机器人电弧增材制造技术在5 mm厚的316L不锈钢板上进行20层的堆积;在焊道上均匀选取6个点,测得总高、熔宽和余高数据。在此基础上,分析增材件总体形貌及熔宽、余高的变化规律。结果发现当层间冷却时间达到一定值后,熔池已凝固且温度较低,熔宽、余高变化不大。随着焊接速度提升,熔池单位时间内熔化的金属量锐减,引起增材件熔宽、余高缩小。结论改变焊接速度对增材件形貌的影响更为明显,层间冷却时间达到一定值后,层间温度不再发生变化,形貌变化不大。

关键词： 电弧增材制造   偏置轮廓   自交   严格单调链   无效环  

摘要： 为了提高电弧增材制造成形件的成形精度,三维模型进行切片后的截面轮廓需要进行一定熔宽的偏置,在偏置过程中,轮廓环会出现自交。针对偏置轮廓的自交,采用优化的严格单调链(SMC)求交算法求取偏置轮廓的自交点,提高了求交点的效率;采用向量法判别无效环,提高了无效环的去除效率;通过模型切片和电弧增材成形实验,验证了算法的有效性。实验表明:自交处理算法减少了电弧增材制造中材料的浪费和提高了成形件表面尺寸精度。

关键词： 高温合金   电弧增材制造   显微组织   力学性能   断口形貌   GH4099  

摘要： 研究了GH4099高温合金电弧增材制造材料的显微组织及力学性能,结果表明:GH4099高温合金电弧增材制造过程中材料流动性较差,需采用He气进行保护才能满足成形需求;电弧增材制造组织呈现出较为明显的各向异性,其中垂直于增材方向呈现出连续的列状枝晶,而平行于增材方向则呈现出等轴晶组织,在等轴晶内部存在着树枝晶亚结构,大量γ′强化相及MC碳化物弥散分布在等轴晶晶界和晶粒内部;经常温与900℃高温力学测试,GH4099高温合金电弧增材制造材料抗拉强度和常温断后延伸率均满足GB/T 14996—2010《高温合金冷轧板》标准要求,但900℃高温断后延伸率低于标准要求。

关键词： 镍基合金CHN327   电弧熔丝增材   中温拉伸试验   流变应力模型  

摘要： 选用了一种镍基合金焊材(CHN327)用于新型“拳头式”锻模表面层的电弧熔丝增材制造,对模具镍基表层的显微组织、力学性能及该种镍基合金的中温流变行为进行了研究。对试样进行了10次以2℃/s的加热速度加热至700℃后淬火的处理,模拟了模具服役中的温度循环,并对加热和水淬前后的显微组织变化进行了表征。采用WDW-100万能试验机在温度600~700℃和应变速率0.001~0.1 s^-1范围内对镍基表层试样进行了单向中温拉伸试验,研究变形温度和应变速率对CHN327合金流变应力的影响,建立了镍基合金CHN327流变应力与变形条件之间关系的数学模型。结果表明:经加热-淬火温度循坏后,“拳头式”锻模镍基表面层γ″-Ni3Nb相含量增加,镍基表面层与铁基层的结合强度提高;镍基合金CHN327满足正应变速率敏感材料特性,基于Arrhenius模型拟合出的模型参数能较好地预测合金中温变形中的流动应力。

关键词： 铝基复合材料   电弧增材制造   TIG堆焊   组织   性能  

摘要： 采用钨极氩弧焊(Tungsten Inert Gas Welding,TIG)方法在ZL102上进行TiB2/7050的堆焊研究,旨在为TiB2颗粒增强铝基复合材料的电弧增材制造提供技术探索。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计对不同焊接电流获得的堆焊层的焊缝成形、微观组织进行观察与分析。结果表明:TIG堆焊的TiB2/7050铝基复合材料在ZL102表面成形良好;焊接电流增大,焊道的熔宽、熔深和余高尺寸都随之增加;微观组织也随之发生较大改变;堆焊层的显微硬度与ZL102基材相比显著增加。复合材料焊材中的TiB2增强相,有助于TIG堆焊层微观组织的细化和性能的强化。

关键词： 熔化极电弧增材制造   18Ni马氏体钢   固溶处理   组织性能  

摘要： 采用熔化极电弧增材工艺制备了成形良好的18Ni马氏体钢单墙体,研究了增材构件热处理前、后的组织力学性能.结果表明,增材构件的微观组织主要是柱状树枝晶,沉积态增材构件组织和力学性能存在局部差异:构件组织顶部为马氏体,硬度平均值为360 HV;中部和底部区域则为马氏体和奥氏体且中部硬度平均值为468 HV,略高于底部硬度平均值437 HV;构件纵向抗拉强度(1375 MPa)高出横向抗拉强度(1072 MPa)约28.3%,对应的断后伸长率分别为1.1%和0.8%.对增材构件进行825℃保温1 h的固溶热处理后,析出相重新溶入奥氏体,构件组织转变为马氏体,硬度值下降(平均值为328 HV),变化波动小;纵向和横向抗拉强度相当,分别为1025 MPa和1034 MPa,断后伸长率分别为6%和14%.

关键词： 电弧增材制造   搭接熔积   焊枪偏转   数值模拟  

摘要： 针对电弧增材制造搭接熔积不对称的熔积空间导致的非对称电弧形态、等离子流态以及差的气体保护效果,提出了采用焊枪偏转的方式对搭接熔积非对称电弧形态进行调控,并建立搭接熔积电弧的三维数值模型,模拟了普通搭接熔积和3种焊枪偏转角度情况的搭接熔积电弧。数值模拟结果表明,焊枪偏转10°、20°和30°对搭接熔积电弧不对称的温度场和压强分布均有影响。其中焊枪偏转10°和20°对保护气流“内陷”现象均有改善作用,焊枪偏转20°对电弧温度场、压强分布以及保护气的平衡效果最佳,而焊枪偏转30°使气体保护效果变差。数值模拟的电弧形貌与实验拍摄的电弧形貌照片吻合良好。

关键词： 电弧增材制造   铝合金   沉积层特征尺寸   机器视觉   阶跃响应  

摘要： 为了探究铝合金钨极惰性气体(TIG)焊电弧熔丝增材制造过程中工艺参数与沉积层形貌之间的映射关系及动态响应特性,采用减光片、滤光片和工业电荷耦合器(CCD)相机搭建堆积过程沉积层形貌图像实时采集系统,基于Halcon平台实现对沉积层特征尺寸(层宽和层高)的提取.以成形速度、成形电流和送丝速度3个工艺参数分别作为系统输入量,进行沉积层特征尺寸阶跃响应辨识及动态特性分析.研究表明,沉积层特征尺寸对电弧电流的响应速度最快,成形速度次之,送丝速度最慢;沉积层特征尺寸对成形速度阶跃的增益系数最大,送丝速度次之,成形电流最小;沉积层特征尺寸变化对工艺参数响应存在一定时滞性.综合考虑沉积层特征尺寸的响应速度和增益系数,在动态控制中应选择成形速度作为沉积层特征尺寸的主要工艺变量.

关键词： 电弧增材制造   填充路径   综述   展望  

摘要： 路径工艺的合理规划对电弧增材制造成形过程的顺利进行,以及获取更高精度的成形件和提高成形效率等均有重要意义。先从成形效率、成形精度以及组织性能等方面,对常见的几种填充路径进行综述,然后经过分析总结并且结合实际情况,发现把自适应路径间距和复合式填充路径结合起来更能满足实际生活中的电弧增材制造生产要求,最后结合当前电弧增材制造技术路径规划的研究现状、研究重难点以及相关国家政策指出,电弧增材制造技术的未来发展趋势是实现复杂构件的自动化、智能化和绿色化制造。