关键词： 电弧增材   电弧形态   弧光强度   脉冲电流   成形形貌  

摘要： 采用ER5356铝合金焊丝进行交流钨极氩弧焊(TIG)堆焊,高速摄像采集系统记录堆焊过程电弧形态,研究热输入及电流方式对成形件堆焊过程弧光强度、电弧形态及成形件宏观形貌的影响。结果表明,焊接线能量对电弧形态、弧光强度、成形件层宽、表面光洁度,以及起弧端凸起和熄弧端塌陷等均有显著影响。电流方式能有效调控起弧、稳态和熄弧阶段电弧形态、弧光强度及成形件形貌,并进一步对电弧形态及成形件形貌变化机制进行深入探讨。以上分析结果表明,采用低频交流脉冲调制堆焊工艺可获得较佳堆焊结构件,为实际工程应用提供理论依据及技术支撑。

关键词： 激光技术   增材制造   316不锈钢   激光诱导电弧   力学性能   微观组织  

摘要： 为了改善和提高不锈钢TIG电弧增材制造零件的成形质量和力学性能,加入小功率激光对TIG电弧进行诱导增强,对比激光加入前后的电弧形态,研究不同激光功率下制得的增材制造墙体的抗拉强度及微观组织。结果表明:激光的诱导作用能够压缩电弧,稳定堆积过程,提高堆积速度,实现墙体的低热输入堆积,提高墙体的力学性能;墙体的微观组织主要是柱状树枝晶;热量的积累使得墙体从下到上的枝晶间距逐渐增大,墙体从下到上的硬度值逐渐降低;墙体最顶部为等轴树枝晶;激光诱导电弧复合增材制造的316不锈钢墙体由奥氏体和铁素体组成。

关键词： 激光技术   电弧增材制造   TIG焊接   数值模拟   温度场   模型简化  

摘要： 高效率、低成本、制造周期短且无需模具的电弧增材制造技术为大型复杂金属结构件的生产提供了新方法。基于ANSYS参数化设计语言APDL,借助Jmatpro得到了高温下ER50-6碳钢焊丝材料的物理参数,采用生死单元法实现了电弧增材制造过程的动态模拟仿真。模拟分析了单道单层焊接以及焊后冷却过程的温度场分布及温度的变化规律,并与实验结果进行对比,验证了模拟的可行性与正确性。在此基础上分析了不同基板厚度下电弧增材制造温度场的变化规律,得到了增材制造的最佳基板厚度,并研究了直壁零件单道多层增材制造过程中温度场的变化规律。实验得到的焊道温度变化规律可为增材制造后借助堆焊余温对成形件进行锻打改性的时机的选择提供重要的理论依据。

关键词： TIG增材   电弧物理   不锈钢  

摘要： 在TIG焊增材制造过程中,电弧的往复加热不仅改变了增材构件的成形质量、组织性能,对电弧等离子体的辐射强度、温度也有很大影响。采用φ1.0 mm的316L不锈钢焊丝进行单道多层堆积,研究316L不锈钢TIG焊增材电弧物理特性。根据电弧增材成形系统的特点,建立TIG焊增材电弧光学采集试验系统,获取增材电弧的光谱信息及电弧图像。采用相对强度法计算不同层的电弧温度,分析堆积的前4层成形不稳定的现象,得出了增材层数对电弧形态及电弧温度的影响规律。加深了对TIG焊电弧对增材成形的影响机理的理解,为实现电弧增材制造过程质量自动控制奠定了基础。

关键词： 舰船   10CrNi3MoV   高强钢   增材制造   组织   性能  

摘要： 采用电弧增材制造技术制备了舰船用高强钢10CrNi3MoV试样。分析和评价了10CrNi3MoV舰船用高强钢电弧增材制造试样的物相组成、显微组织结构、晶体结构和力学性能。通过对10CrNi3MoV高强钢电弧增材制造试样的组织及性能研究发现:采用电弧增材制造技术制备的10CrNi3MoV舰船高强钢试样成形质量良好,未出现较大的缺陷,试样内部冶金结合良好,金相组织主要为针状铁素体、块状铁素体和粒状贝氏体;试样截面显微硬度分布较均匀,平均显微硬度约为217HV 0.2。试样的力学性能优良,横向平均屈服强度为498 MPa,平均抗拉强度为676 MPa,平均伸长率为25.5%,-40℃时夏比冲击值为127 J;纵向平均屈服强度为459 MPa,平均抗拉强度为648 MPa,平均伸长率为23.5%,-40℃夏比冲击值为109 J。

关键词： 超高频   增材制造   高温合金   热处理   显微组织  

摘要： 采用超高频脉冲电弧增材工艺成形了GH4169高温合金薄壁件,并制定了两种热处理制度.试样分为3组:未热处理组、固溶+时效组和均匀化+时效组,并对电解腐蚀后的显微组织进行了对比和分析.结果表明,未经热处理的组织主要为粗大枝晶,晶间有较多的Laves相,在超高频电弧的作用下,其组织比常规脉冲电弧沉积成形得到的组织尺寸更小;固溶+时效处理后的组织,γ基体上分布着大量片状δ相、γ″相和一定量的γ′相,残留有少量Laves相;均匀化+时效后的组织,δ相基本消失,基体上分布有大量颗粒状的γ″相和γ′相,及少量的小块状Laves相和碳化物.

关键词： 电弧增材制造   层间停留时间   有限元模拟  

摘要： 在电弧增材制造过程中,沉积件内部的热-力演变对成形件质量具有重要影响.文中通过电弧增材制造三维有限元模型的建立,对层间停留时间分别为30,120,210,300 s的2Cr13沉积件温度场和应力场进行了模拟,模拟结果与测量结果基本一致.结果表明,层间停留时间为30 s时构件的纵向残余应力分布显著差异于其它构件.层间停留时间大于210 s时,再延长层间停留时间起不到明显降低应力的效果.电弧增材制造单道25层2Cr13薄壁件的层间停留时间在120~210 s之间较为合适.

关键词： 电弧增材制造   焊道堆积形貌   研究进展  

摘要： 依据电弧增材制造中单层单道、单层多道、多层单道和多层多道的四种基本堆积模式,着重分析了电弧增材制造中焊道堆积形貌研究的国内外现状,并对焊道堆积形貌研究进行了展望。

关键词： 电弧增材   高强铝合金   气孔   熔滴过渡模式   丝材质量  

摘要： 高强铝合金(Al-6.3Cu)电弧增材制造技术在航天领域具有广泛的应用前景。以电弧增材单壁墙结构为对象,采用气孔面积统计分析的方法,研究了熔滴过渡模式及不同厂家丝材表面质量对成形的Al-6.3Cu铝合金气孔尺寸、数量的影响规律。结果表明,Advanced CMT+P熔滴过渡模式因熔池尺寸小、焊丝与已沉积层表面阴极雾化去除氧化膜充分、熔池搅拌作用强等原因,成形的单壁墙内部气孔较少;丝材表面粗糙度对成形气孔有一定影响,表面粗糙度越高,气孔含量越高。

关键词： 钛合金   铝合金   变极性冷金属过渡脉冲复合   增材制造  

摘要： 分别利用直流冷金属过渡(CMT)和变极性CMT脉冲复合技术进行TC4和ER2319焊丝的堆积,实现钛/铝异种金属丝材+电弧增材制造,通过高速摄像及电信号采集系统进行电弧形态、熔滴过渡以及电流/电压信号的采集分析;利用OM、SEM、TEM、EDS、硬度实验以及拉伸实验等方法对钛/铝异种金属构件的微观组织与力学性能进行分析。结果表明,变极性CMT脉冲复合堆积铝合金过程包括正极性脉冲阶段和负极性CMT阶段。在正极性脉冲阶段,电弧集中且热输入较大;在变极性CMT阶段,热输入较小且对构件具有明显的冷却效果。钛/铝异种金属构件的反应层包括过渡层和界面层,Ti Al3界面层的厚度约为10μm。在界面层存在微裂纹;反应层的硬度介于钛合金和铝合金之间;钛/铝异种金属构件的平均抗拉强度为65 MPa,所有拉伸试样均在界面层断裂,断裂方式均具有脆性断裂的特征。