关键词： 高氮钢-不锈钢   单道多层   单层多道   道间距  

摘要： 为了对异质材料电弧增材成型的结构机理进行研究,采用机器人电弧增材成型技术,对高氮钢多方式(普通单道、单道多层、多道单层)沉积表面进行分析,筛选最佳工艺参数、焊道间间距,进行电弧交织结构的增材成型。试验结果表明:高氮钢单道焊缝随着沉积速度增大,表面气孔减少;高氮钢多层多道沉积时,送丝速度增大,表面气孔增多;通过最佳焊道间距的预测,得到的过渡层表面平整,表面成形精度达到亚毫米级。

关键词： 等离子增材   降低余高   高氮钢   表面平整度  

摘要： 一般等离子增材过程中,常选择余高较高的工艺参数进行增材,但所能达到的表面平整度有限。采用高氮钢焊丝进行等离子电弧增材,研究通过降低焊道余高提高成形体表面平整度。通过测厚仪结合设计公式表征表面平整度。研究了焊道搭接率、余高和路径规划方式对成形件表面平整度的影响规律。结果表明:余高较小的增材件平整度均优于余高较大的平整度,层层正交的成形件平整度优于层层堆焊的成形件平整度,并确定不同余高对应的合适搭接率范围。可见,降低焊道余高,选择合适的搭接率和路径规划方式可在一定程度上改善表面平整度。

关键词： 钛合金   电弧增材制造   组织及调控   力学性能  

摘要： 航空航天领域通常将钛合金作为承力结构件使用,对其性能和可靠性都有很高的要求,大型结构件的整体化制造是实现这些需求的有效途径。电弧增材制造技术因效率高、成本低、致密度高,在制备大型结构件方面具有一定优势。综述了国内外电弧增材制造钛合金组织的研究现状,介绍了改变形核条件以及引入轧制、超声等外场辅助技术调控后所得的电弧增材制造钛合金组织。对电弧增材制造钛合金的拉伸性能和疲劳性能进行了综述,总结了拉伸性能和疲劳性能的特点及断裂的原因。最后,对航空航天用钛合金电弧增材制造的组织及力学性能的关系进行了分析,并且对两者的调控前景进行了展望。

关键词： 钛合金   增材制造   多层多道   成形特性  

摘要： 采用Ti6321A焊丝进行电弧增材制造,研究层与层、道与道之间的金相关系,表征多层多道增材组织特征,分析其对性能的影响规律。结果发现,交错式堆积方式获得的增材制造部件,成形良好,内部无缺陷。终道熔敷层,晶粒较为粗大,最后形成贯穿上下2层焊缝的柱状晶,内部主要为针状马氏体和残余β相;中部存在层间和道间2种位置结构,其中层间交界组织受到3次热循环,柱状晶被破碎,晶粒趋向于等轴晶,而且α相含量增多;而层间填充部分,由于冷却速度较快,高温停留时间较短,形成细小密集的魏氏组织;道间出现了较为明显的晶粒尺寸差异,这与道间温度过高、熔敷层表面出现凹坑、在2次填充时出现不同熔敷层"混层"现象有关。基板与增材界面热输入小,晶粒较为细小,同时由于后热作用晶粒得到一定程度的破碎,趋向于等轴化,而且进一步降低了界面处的应力水平。拉伸试验结果显示,增材制造材料的平均抗拉强度为870 MPa,断后伸长率为13.3%,上下2层增材制造的材料均匀性较好,没有上下层的明显差异,表现出稳定的力学性能。

关键词： 精密冷焊   电弧特性   增材制造   成形  

摘要： 进行了高能脉冲精密冷焊的电弧特性试验和各类零件的增材制造试验,根据脉冲电流和电压波形分析了脉冲电弧的特性,根据堆焊零件的成形情况分析了其增材制造成形能力。结果表明,高能脉冲精密冷焊的输出电流为脉冲方波,产生断续的脉冲电弧;其脉冲时间短,电弧能量密度高,冷却时间长,热输入小,零件变形小;在堆焊成形过程中,工件处于冷态,熔池存在时间短,不会出现焊缝熔池流淌现象,堆焊零件的成形精度高,具有复杂零件的增材制造成形能力;该方法可用于较小的几何形状复杂零件的增材制造,也可用于精密零件的增材制造成形修复。

关键词： 复杂薄壁件   增材制造   弧焊机器人   高度预测  

摘要： 将增材制造技术和弧焊机器人技术相结合,对复杂薄壁件进行电弧增材制造技术研究.首先在传统的分层方法的基础上,对成形过程中高度变化的几何模型进行预测并分析,再通过机器人的离线编程与轨迹规划技术,实现成形轨迹的自动提取.进一步利用圆弧离散局部逼近算法,对复杂薄壁件的切片截面进行微分,计算出四元数矩阵,实现焊枪位姿自动调整;并对焊接工艺进行改良,保证成形质量.最后通过焊制部分薄壁件进行试验验证.结果表明,薄壁件成形质量良好,预测尺寸与实际成形尺寸误差不超过1 mm.

关键词： 冷金属过渡   侧面成形误差   沉积有效率   显微组织  

摘要： 以冷金属过渡电弧增材制造的方法成形了316L奥氏体不锈钢单道多层薄壁件,分析了不同焊接参数下材料的成形宽度、侧面成形误差、沉积有效率以及显微组织的变化.结果表明,随着焊接速度的减小,成形试样的宽度逐渐增大;随着热输入的增加,侧面成形误差呈先减小后增大的趋势,沉积有效率呈先增大后减小的趋势,侧面成形误差与沉积有效率的变化相反.沉积效率越大,侧面成形误差越小,成形有效率可达到90%以上.成形件显微组织为γ-Fe和δ铁素体,δ铁素体形貌有树枝状和蠕虫状两种.显微硬度测试结果显示在垂直于沉积方向和平行于沉积方向硬度值变化不大,这与各方向成形材料的显微组织比较均匀有关.

关键词： 双脉冲电弧   电弧增材制造   数值模拟   晶粒细化  

摘要： 电弧增材制造具有成本低和效率高等优点,然而其晶粒细化的研究鲜有报道.使用自行研制的熔化极气体保护焊电源实施了双脉冲电弧增材制造试验,通过数值模拟预测了晶粒细化现象,试验结果验证了双脉冲电弧的晶粒细化作用.结果表明,由于熔池的膨胀,熔池尾部出现了重熔化现象.在与单脉冲电弧热输入相同时,重熔化现象导致双脉冲电弧能够产生更高的冷却速度,并且细化晶粒.因此,可以通过改变脉冲参数而不是传统地改变热输入来细化晶粒.

关键词： 电弧增材制造   熔池形态   电弧形态   流场   在线监测  

摘要： 随着增材制造技术的发展,对零件成形过程中的各种信号进行监测以实现焊接参数的反馈控制是保证零件制造质量的一种重要方式。综述了电弧增材制造过程在线监测的研究现状,主要讨论了增材制造过程中的熔池形态特征的在线监测,以及对堆焊过程中的电弧形态、流场的监测。讨论了未来电弧增材制造在线监测系统可能的发展方向。

关键词： 扫描路径   轮廓偏置   分区扫描   电弧熔丝增材制造   成形效率  

摘要： 针对快速成型中目前已有层片扫描路径生成算法的不足,在轮廓偏置扫描路径填充算法和分区扫描路径填充算法的基础上提出一种改良的基于偏置轮廓特征的分区扫描路径填充算法。首先判断层片轮廓环的内外性质,以此为依据获取边界处的偏置轨迹,并按分区扫描的方式得到偏置轮廓环内部待填充区域的轨迹,最终的成形路径中起停点明显减少且其中大多数扫描起点和终点位于制件内部。实验结果表明,在机器人电弧熔丝增材制造中,采用该算法的混合扫描方式可以有效改善成形质量,并在一定程度上提高成形效率。