关键词： 微束电弧   选区熔化   增材制造   弧压控制  

摘要： 结合粉床铺粉和微束电弧技术,提出了一种新的微束电弧选区熔化金属增材技术,在成形精度方面与其他电弧增材制造方法相比有一定的优势。在介绍该熔化工艺与成形装置的基础上,通过实验研究了主要成形参数对成形质量的影响规律,最后用优选的工艺参数成形出简单的金属样件。

关键词： 电弧增材制造   熔化极惰性气体保护焊   热循环特性   温度场   层间停留时间  

摘要： 为了探究电弧增材制造过程温度场特征及层间停留时间对温度场的影响,课题组基于ABAQUS建立了三维瞬态的电弧增材制造仿真模型,进行了电弧增材制造过程温度场模拟;采用红外测温仪测得增材制造过程热循环曲线,将模拟结果与实测结果进行对比研究。结果表明:模拟结果和测试结果吻合良好,验证了模型的准确性;在电弧增材制造过程中随着熔覆层数的增加工件高温区域逐渐增大;保持其他参数不变增加层间停留时间可使高温区域减小;基于MIG的电弧增材制造层间可达到良好的冶金结合。

关键词： 电弧增材制造   高强钢   显微组织   力学性能  

摘要： 在不同热输入(10.66 k J/cm、13.34 k J/cm、15.70 k J/cm)下对ER130S-G低合金高强钢进行GMAW增材试验,研究热输入对增材结构显微组织、室温拉伸性能的影响。结果表明:增材结构组织可分为受热区和未受热区,受热区组织主要由针状铁素体和粒状贝氏体组成,未受热区主要为粗大的柱状晶。随着热输入的增加,粒状贝氏体含量减少,针状铁素体增加,同时出现部分板条马氏体。室温下抗拉强度和断后伸长率均呈先增大后减小的趋势,在热输入为13.34 k J/cm时,力学性能最佳,拉伸断口均为韧性断口。

关键词： 增材制造   超高频   响应面法   工艺优化   力学性能  

摘要： 采用响应面法对超高频电弧增材制造工艺(UHFP-GTAW)进行了优化.通过建立函数关系得到了焊缝尺寸关于焊接电流、送丝速度及焊接速度的多元二次回归模型,并运用方差分析验证了回归模型的可靠性.设置优化条件选取了相应的焊接参数,并将焊缝尺寸的预测结果与试验结果进行了对比.结果表明,模型预测尺寸与实际试验测得的焊缝尺寸误差分别为焊缝宽度5.4%和焊层高度6.6%.对沉积成形的GH4169高温合金薄壁构件分别进行了水平方向和垂直方向的拉伸力学性能测试,其强度极限分别达到1130.93和1126.04 MPa,断后伸长率分别为18.1%和16.56%,断面收缩率分别达到20.6%和20.2%.

关键词： 电弧增材制造   电动车   底盘设计   数字设计   形态优化  

摘要： 电弧增材制造(WAAM)是一种新兴的增材制造技术,它能够以较低的成本制造大体量金属零件。电弧增材制造技术对零件的形态有一定的要求,但是目前的工程优化程序很难协调零件的可制造性和形态美感等因素。本文基于设计形态学理论,以电动车底盘为设计对象,探索满足电弧增材制造要求的数字设计方法。研究强调结构力学分析与形态优化的结合,力求使新型电动车底盘达到结构性能和形态美学的统一。研究改变了底盘的设计制造方式,大大缩短了电动车底盘设计与原型开发的周期,同时,还减少能源与材料的消耗,使定制化电动车底盘的一体化制造成为可能。

关键词： TIG增材   不锈钢   微观组织  

摘要： 以钨极氩弧焊(TIG焊)为热源,采用φ1.0 mm的316L不锈钢焊丝获得了单道多层的直壁构件,通过光学显微镜分析沉积层的微观组织形貌。结果表明,热累积非平衡状态的单层沉积层顶部组织多为骨架状枝晶和等轴晶,底部多为短枝晶;热累积平衡状态的单层沉积层顶部组织多为树枝晶和等轴晶,底部组织以短枝晶为主,存在少量长枝晶。单层沉积层在电弧的反复热作用下,发生微观组织的演变,从而形成最终的构件组织。在热累积非平衡状态的组织演变过程中,热累积增多使得凝固过程中过冷度改变,下层沉积层组织逐渐由骨架状铁素体转变为树枝晶;在热累积平衡状态的组织演变过程则以树枝晶转变为板条铁素体为主。

关键词： 2319铝合金   电弧增材制造   成型质量   显微组织   冷金属过渡焊(CMT)  

摘要： 选择CMT电弧作为热源完成2319铝合金电弧增材制造,通过试验分析送丝速度、焊接速度、层间等待时间等因素对于成型和组织性能的影响.结果表明,送丝速度和焊接速度是2个关键因素,两者的关系会直接影响成型质量与组织性能,最佳成型效果的送丝速度为2.0 m·min^-1,焊接速度为300 mm·min^-1,层间等待时间为80 s.通过SEM测试发现,2319铝合金增材构件的显微组织主要为均匀的等轴晶与等轴枝晶,同时包含少量柱状晶和细小的等轴晶;通过EDS分析,电弧增材制造的2319铝合金主要成分Al和Cu的组织形式为固溶体α相和θ相共存.

关键词： 电弧增材制造   焊道建模   曲线拟合  

摘要： 焊道截面轮廓的建模和分析为电弧增材制造过程中的切片、路径规划和工艺自动化提供必要的形貌数据.采用MATLAB开发基于图像处理和曲线拟合的自适应拟合程序,可以在半椭圆函数、圆弧函数、余弦函数和抛物线函数之间自适应选择合适的拟合模型函数.基于该程序,研究分析在焊接参数可行域内单层单道焊道截面轮廓最佳数学模型函数的分布情况,以及多层单道堆积过程中不同层数上焊道轮廓的最佳模型函数.结果表明,自适应拟合程序对焊道截面的轮廓曲线拟合具有较好的精度;在堆焊焊接参数可行域中,单层单道焊道截面轮廓可以用半椭圆函数或余弦函数模型表示;而对于多层单道堆积,半椭圆函数模型对焊道最上层轮廓的拟合精度最高.

关键词： 传感器技术   3-D重构   感兴趣区域提取   电弧增材  

摘要： 为了研究多层单道电弧增材表面3-D成形特征,采用激光视觉传感系统采集电弧增材制造表面条纹图像。提出基于边界约束条件的感兴趣区域(ROI)提取法对焊缝特征曲线进行定位,获取ROI的激光条纹像素坐标。进行了理论分析和实验验证,得到电弧增材表面的3-D离散点数据,采用Delaunay三角剖分对离散点拟合形成3-D实体表面。结果表明,锯齿靶标的线性标定方法,3-D重构精度在0.2mm以内;基于边界约束条件的ROI提取方法能准确定位电弧增材上表面和侧表面的条纹特征曲线。这一结果对电弧增材表面的3-D成形检测是有帮助的。

关键词： 电弧增材制造   电弧   数值模拟  

摘要： 为了研究电弧增材制造过程中两种特殊熔积位置即每一层的第一道熔积和最后一道熔积位置电弧的传热传质特性,建立了电弧的数值模型,模拟并对比分析了这两种特殊情况下电弧形态、压强以及等离子和保护气流动状态,并在仿真区域取竖直和水平两条路径,详细对比分析了路径上电弧的温度、电流密度、电磁力、压强、速度、电势的分布。结果表明:受熔积空间、基板和熔积层形貌的影响,两种情况的电弧分布不再对称,最后一道熔积的电弧和保护气流分布更复杂。在竖直路径(Path1)上最后一道熔积的上述参量都小于第一道熔积。研究结论可为后续电弧增材制造传热传质的机理分析及工艺参数的选择提供理论依据和参考。