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。

关键词： 增材制造   电弧增材制造   外形控制   材料质量控制  

摘要： 电弧增材制造由于其高堆积速率、高材料利用率、低设备费用及具有制造大型构件的能力而吸引着研究人员的关注。结合外形控制及材料质量控制两个技术流派,回顾了电弧增材制造技术的研究脉络。首先,从前处理(轨迹优化类)、堆积过程(在线控制类)及后处理(复合减材制造类)对相关研究进行了详细的阐述,展示了当前电弧增材制造件外形控制的基本技术路线;接着,从热加工(在线热轧类)、冷加工(冷轧类)、表面处理类及电弧增材制造变型类等几方面阐述了当前材料质量控制常用的几种方法策略;最后,对电弧增材制造技术未来发展方向进行了展望,提出了一些未来研究的目标。

关键词： TIG电弧增材制造   数值模拟   熔滴过渡   热累积   熔池行为  

摘要： TIG(钨极惰性气体保护焊)电弧增材制造由于其材料利用率高、成形效果好等显著优势,已成为制造业研究的热点。本文从数值模拟的角度,着重总结了TIG增材熔滴过渡、热累积和熔池行为3个方面的重要结果。成形工艺参数决定熔滴过渡形式和频率,而熔滴的过渡形式和过渡频率直接影响沉积层的成形质量;热累积影响着成形件的微观组织和应力,可通过控制层间冷却时间来减少热累积;在进行TIG增材熔池数值模拟时,多选择高斯热源和双椭球热源模型。基于以上对TIG电弧增材制造的分析研究,对TIG电弧增材制造的研究方向进行了展望,主要包括建立熔滴与熔池的物理耦合模型和改进电弧热源模型两方面。

关键词： 热锻模具   自动化电弧增材再制造   轨迹规划   填充轨迹   曲轴  

摘要： 为解决采用人工堆焊修复曲轴锻模时,精确尺寸难以控制、加工余量大造成的焊材浪费和热锻模具组织性能的稳定性差等问题,提出了采用自动化电弧增材再制造技术代替传统的人工堆焊,充分发挥了失效热锻模具作为再制造基体的低成本优势和自动化电弧增材再制造的精确性优势。首先,制定了曲轴锻模自动化电弧增材再制造的流程,进而对待修复曲轴锻模进行了三坐标扫描及后续模型处理,获得了电弧增材填充部分的目标模型,并在自主研发的路径规划软件中进行了逐层的填充轨迹规划;然后,将填充轨迹转换为机器人指令文件;最后,对失效的曲轴锻模进行了电弧增材再制造试验,验证了整套方案的可行性。

关键词： 电弧增材制造   在线检测   堆叠温度场   熔积层轮廓  

摘要： 根据增材制造逐层累积的特殊性,分层实施的在线检测思想能避免加工完成后出现不可修复的废品。采用基于实时采集分析熔积层红外温度场的无损检测方法,将多帧温度场数据堆叠获取熔积层红外轮廓,根据提取的红外轮廓特征对当前熔积层成形质量进行判断,利用残差网络ResNet18对红外轮廓图像进行分类识别。通过在线验证,检测分类的准确率可达97.16%,单张红外轮廓图像检测分类时间仅1.35 ms。该方法能在增材制造过程中在线检测成形质量,便于后续铣削、补焊及工艺参数的优化处理,具有实际工程意义。

关键词： 电弧增材制造   丝材   缺陷   改善方法  

摘要： 丝材电弧增材制造技术已经适用于多种材料制造,但是丝材电弧增材制造过程十分复杂,容易产生各种缺陷,这给丝材电弧增材制造构件的广泛应用带来了限制。因此,需要讨论各种材料在丝材电弧增材制造中的应用情况和材料加工方面的挑战,包括高残余应力、裂纹等缺陷。总结了当前用来改善构件缺陷的常用手段,提出了未来该工艺可能的完善方向。

关键词： 法兰   增材制造   堆焊层   力学性能  

摘要： 根据核电站某管端法兰面腐蚀状况和现场施工条件,对法兰面电弧增材再制造方法和工艺进行研究。通过对法兰模拟件的电弧增材堆焊试验论证和分析,结果表明:采用电弧增材再制造方法的法兰面堆焊层性能满足核电设计标准的要求。管端法兰面在线电弧增材再制造工艺的有效实施,成为解决现场法兰缺陷的可靠手段。相对于法兰整体更换或手工修复,电弧增材TIG堆焊工艺不仅可以保证法兰面的堆焊质量,而且提高了现场修复效率、降低了人员辐照剂量。

关键词： 电弧增材制造(WAAM)   Al-7Si-0.6Mg   组织与性能   π-Fe相  

摘要： 研究了Fe含量对电弧增材制造(WAAM)Al-7Si-0.6Mg合金组织与性能的影响,并观察了合金中富Fe相形貌和分布。结果表明,WAAM成形试样中富Fe相为细小针状,为亚稳态镁硅相和π-Fe相的混合相。经T6热处理后,富Fe相中Mg2Si脱溶而形成π-Fe相。随着Fe含量的增加,合金中富Fe相的尺寸增大、数量增多。Fe含量在较小的范围内变化即可对WAAM成形合金的延伸率产生较大影响,而对强度作用不明显,当Fe含量由0.109%(质量分数)增加到0.177%,合金的断裂延伸率降低了47.1%。

关键词： 单道多层焊   焊道端部   流淌  

摘要： 电弧增材制造的材料使用率高、成本低,但稳定性差、成形精度低,对增材制造件形貌进行分析,有利于提高其利用率。文章利用电弧增材制造方法,在Q235基板上进行单道多层焊实验,观察不同堆焊层数下的成形件情况,重点分析了焊接层数对成形件端部流淌的影响。结果表明:由于端部液态金属凝固过程中受多种力作用,随着焊接层数的增加,成形件两端出现流淌现象且逐渐加剧;成形件高度表现为中间高两端低,起弧端高于熄弧端;因下一层焊道对上一层焊道有重熔作用,随着焊接层数的增加,每一层焊道的高度也会增加,基板将会产生明显的焊接变形,当单道多层焊层数为20层时,其最大变形量可达3 mm。