关键词： 增材制造   CMT焊接   层间策略   铣削处理   成形质量  

摘要： 基于机器人电弧填丝增材制造成形技术,进行了铝合金零件的成形表面不平整问题的分析及改善方法的试验探究。分析了CMT焊接技术的增材成形效果,以及应用在不同焊道时对成形质量产生的影响;分别探究了起弧与熄弧参数、层间轨迹方式、层间冷却时间等因素对成形质量的影响及改善方法。增材制造翼肋零件中,层间沉积中采用了焊道表面测量,再进行铣削加工的方式,作为进一步探究提高成形质量的试证。结果表明,加大起弧电流、降低熄弧电流,往复的层间轨迹方式及不同层间的冷却时间等方法可以提高零件的成形质量。

关键词： 增材制造   电弧   熔滴过渡   电弧信号   制造效率  

摘要： 基于脉冲GMA电弧检测了电弧填丝增材制造过程中与熔滴过渡相关的电弧电流、电弧电压和声发射信号,研究了电弧脉冲作用下的铝合金熔滴射滴过渡特征,提出了一种可对处于射滴过渡模式下的熔滴尺寸、电弧力和熔滴沉积率进行计算的方法,并分析了沉积层的成形质量特征。研究结果表明,利用检测获得的电弧电压、电弧电流信号和声发射信号可以对处于射滴过渡模式下的熔滴过渡过程及其特征进行区分。在本研究条件下,作用在过渡熔滴上的电弧力随电弧功率增加而递增。电弧力的增加将限制熔滴尺寸的增大,从而在电弧功率递增时呈现熔滴尺寸的递减和熔滴过渡频率的递增。同时,电弧功率增加,使热输入增大,射滴过渡熔滴对熔池的冲击增强,容易造成熔滴过渡形成的沉积层坍塌,从而使熔滴沉积层高度递增的趋势减缓,形成的沉积层显微组织明显粗化。

关键词： 打印技术   制造   3D   金属   零件   机器人   焊接   手臂  

摘要： 该项3D打印技术,以电弧增材制造(焊接堆焊)原理为基础,通过焊接头安装在机器人手臂端部进行施工,每次焊接都会沉积下少量焊料,如此积少成多而形成具有足够强度的金属棒材和结构。

关键词： 增材制造   路径规划   电弧熔丝  

摘要： 合理的路径规划可以提高电弧熔丝增材制造成形零件的表面质量和强度。针对电弧熔丝增材制造的特点,将多种增材制造路径规划算法相结合,提出了一种复合路径规划算法,实现了单空洞截面的填充,并进一步讨论了其他类型截面的路径规划方法。在填充截面过程中,内外表面采用轮廓偏置路径填充,保证了零件的表面质量;零件内部采用改进的扫描线算法进行填充,减少了空行程,提高了成形效率。实验验证了本文算法填充复杂截面轮廓的可行性。

关键词： 强冷约束   电弧增材   冷金属过渡   微观组织   铝合金  

摘要： 采用强冷约束辅助电弧增材方法制造4043铝合金薄壁墙体,并对薄壁试样的宏观成型及组织特征进行研究。结果表明,使用强冷约束装置后试样垂直度提高,表面成形精度得到明显改善;平均晶粒尺寸由不加强冷约束时的25μm减小为12μm,晶粒得到明显细化;施加约束后4043铝合金侧壁直接与约束装置接触,使得侧壁散热速度加快,侧壁产生胞状组织,中心为柱状组织且与增材方向呈一定角度生长。薄壁墙体底部到顶部硬度呈现递减规律,硬度平均值由不加约束时的48HV提高到58HV;横向晶粒分布为两侧呈胞状组织,中心区域为柱状组织,中心区域硬度比两侧低。

关键词： 电弧增材制造   旁路耦合微束等离子弧焊   热过程  

摘要： 针对旁路耦合微束等离子弧焊电弧增材制造中的热物理过程,利用K型热电偶测量堆垛过程中不同焊接速度、不同旁路电流和不同堆垛顺序下的热循环曲线,分析研究堆垛成型时各参数对热过程的影响。结果表明:随着焊接速度的增大,母材热输入减小;在合适的旁路电流区间内,增加旁路电流,母材热输入减少;且同向堆垛散热性要优于往复堆垛。精确控制旁路电流、合理规划堆垛路径可较好地控制旁路耦合微束等离子弧焊电弧增材制造的热过程。

关键词： 镁合金   CMT   熔敷层   微观组织   再制造  

摘要： 采用CMT焊接技术对AZ31B镁合金增材再制造工艺进行研究,从焊缝形貌、微观组织、摩擦磨损试验方面评价其工艺参数。结果表明:CMT快速增材再制造镁合金的合理工艺参数为送丝速度13m/min、焊接速度1. 4m/min;增材组织晶粒明显细化,耐磨性与母材相当,满足大多数使役工况。

关键词： additive manufacturing   arc fuse   path planning   增材制造   电弧熔丝   路径规划   additive manufacturing   arc fuse   path planning   Language of Keywords: English   Chinese  

摘要： 合理的路径规划可以提高电弧熔丝增材制造成形零件的表面质量和强度。针对电弧熔丝增材制造的特 点，将多种增材制造路径规划算法相结合，提出了一种复合路径规划算法，实现了单空洞截面的填充，并进一步 讨论了其他类型截面的路径规划方法。在填充截面过程中，内外表面采用轮廓偏置路径填充，保证了零件的表 面质量；零件内部采用改进的扫描线算法进行填充，减少了空行程，提高了成形效率。实验验证了本文算法填充 复杂截面轮廓的可行性。 [ABSTRACT FROM AUTHOR]

关键词： 316不锈钢   增材制造   TIG电弧   激光-TIG复合焊接热源  

摘要： 不锈钢已成为现代工业三大支柱材料之一,其中316奥氏体不锈钢因其良好的性能在管道制造中具有广泛的应用,传统管道制造主要采用整体锻造和锻焊,但是均存在很多问题,增材制造因制造成本低、成形速率高、智能化等优点,因此课题考虑利用增材制造的方法研究管道支管结构件。本文采用TIG电弧以及激光-TIG复合热源对316奥氏体不锈钢进行增材制造。确定了行走速度、送丝速度、电弧电流的范围并得到了最优参数,考察最优情况下墙体尺寸、微观形貌以及显微硬度,研究了单一参数对墙体的成形尺寸、微观形貌以及显微硬度的影响,在最优参数的基础上,引入小功率激光研究激光功率变化对墙体的成形尺寸、微观形貌以及显微硬度的影响,研究了激光引入后,电弧形貌以及熔池形貌的变化,最后在最优参数条件下,堆积圆管件,研究路径改变对墙体成形及力学性能的影响,实验均取得较好的结果。单TIG电弧研究结果表明:为获得好的堆焊层成形,应保证焊接电流和焊接速度为正相关关系。钨极角度的变化,表现为电弧力对熔池的作用方式的改变,钨极角度不适合时会带来墙体高度和宽度的不稳定。电弧电流的变化主要表现为对重熔区区域大小及晶粒粗细的影响。层间冷却温度的变化对墙体的影响变现为改变重熔区的冶金,层间冷却时间的改变主要带来墙体的高度稳定性的剧烈变化。送丝速度的变化主要表现为对墙体高度的累加作用。移动速度的变化主要表现为墙体宽度的稳定和高度的累加作用。组织变化主要是柱状形态的变化。电弧力作用方式对墙体硬度影响不大,热输入和热堆积的变化对墙体硬度变化影响较大。激光-电弧增材制造研究结果表明:小功率激光的引入后均在不同程度上改善墙体的成形从而得到更为有效的壁厚。组织发生了巨大的变化。成形件的力学性能提高,试样的硬度提高。引入激光后,相比于单TIG电弧时,电弧形态较稳定,电弧细长,减小了电弧对前层沉积层再次冲击作用引起的两侧熔融金属液的流动,在一定程度上提高的圆管侧壁的精度。激光压缩电弧,使热量集中,受电弧力的冲击作用也较集中,因此可以获得沿垂直方向较深的熔池。圆管增材制造实验结果表明:利用最优参数对圆管进行了堆积实验,得到成型较好的圆管,单TIG电弧增材情况下,圆管运动路径与直线运动得到成形件侧壁相似;圆管堆积得到成型件的力学性能与墙体的力学性能差距不大。

关键词： 铝合金   激光-电弧复合增材制造   微观组织   力学性能  

摘要： 随着科技发展及推广应用的需求,不同领域结构样件在追求大型化和复杂化的同时,也不断向轻量化方向发展,从而降低成本、节约能源并拓展应用领域。以铝合金为主的轻质合金,由于密度低、比强度高和较好的断裂韧性,在制造领域备受关注。以激光或电弧为热源的激光增材制造技术或电弧增材制造技术,相比于传统的铸造方式,因成形效率高、成形精度高和成形自由度不受限等优点广泛应用于航空航天、轨道交通和汽车制造等领域。在此基础上,将激光和电弧两种热源相复合,这项技术可以更好的利用能源,成形质量较优的成形结构样件。本论文以铝合金6061为基板材料,以直径1.2 mm的铝合金4043为送丝材料,选择JK701H型Nd:YAG脉冲激光器和Dynasty200 DX型电弧焊机,使用激光-电弧复合增材制造技术进行工艺优化实验和薄壁结构成形实验,并与电弧增材制备的薄壁结构进行对比。(1)通过单因素实验方法,以余高系数和成形效率为优化标准,确定可用于制备薄壁结构的激光功率、电弧电流、送丝速度、扫描速度、预热温度和钨极高度;(2)使用优化后的工艺参数,采用逐层降低电弧电流的方法制备激光-电弧复合增材薄壁结构;(3)与电弧增材薄壁结构进行宏观形貌、微观组织和力学性能的对比分析。