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。

关键词： 传感器   激光视觉传感   电弧增材   三维特征   表面粗糙度  

摘要： 针对多层单道电弧增材制造侧表面成形检测问题,通过激光视觉传感三维重构系统获取不同焊接条件下焊缝侧表面轮廓深度点云信息,利用RANSAC(Random Sample Consensus)和KNN(K-Nearest Neighbors)点云处理算法提取堆积层侧表面的三维点云。分析多层单道焊缝堆积的层间分布情况,量化堆积层侧表面粗糙度,进而探索堆积过程中焊丝末端与板材间距对堆积层三维成形的影响。研究结果表明,激光视觉传感系统能够准确判断电弧增材侧表面成形情况,三维点云算法可用于电弧增材侧表面的三维重构和特征提取,能够直观地描述和量化堆积层的三维成形特征,为电弧增材制造表面成形检测和量化分析提供了一种新方法。

关键词： 电弧增材制造   铝合金   筒壁   数值模拟   分段弧形体热源  

摘要： 为提升铝合金筒壁电弧增材制造数值模拟的计算效率,基于Goldak移动双椭球体热源在圆弧路径上的分段化与ABAQUS的二次开发,阐述了分段弧形体热源的数学推导过程;建立了有限元模型并进行了移动体热源、材料参数与边界条件的试验验证,模拟结果与试验结果吻合良好;利用3种分段策略进行计算并分析了计算精度与效率。分段策略的数值模拟结果与移动体热源的对比表明:热循环曲线的变化趋势一致,峰值温度的计算误差在8%以内;残余应力云图的分布规律一致,且计算结果对热源的分段段数不敏感;利用一段、四段、八段弧形体热源进行计算的总时间分别节约了98.24%、77.51%、65.96%。

关键词： 双丝增材技术   梯度材料   送丝速度   微观组织  

摘要： 双丝电弧增材技术是一种利用电弧热熔化两种不同种类焊丝的增材制造技术。使用MG70S-6和QD266两种焊丝,通过调节双丝的送丝速度制备沿高度方向呈现不同性能的梯度功能材料,同时研究增材的微观组织,分析梯度材料的力学性能。试验结果表明,通过调节送丝速度可改善增材成形效果;优化后的梯度材料主要由胞状晶和树枝晶组成,且生长方向沿高度方向发生变化,微观组织主要为铁素体和少量珠光体构成,在顶层出现少量的贝氏体组织;随着每层耐磨焊丝熔敷比例增加,淬硬组织增多,硬度值也逐层递增,顶层硬度值达到451.9 HV。

关键词： 弧焊机器人   增材制造   厚壁结构件   轨迹规划   尺寸预测  

摘要： 采用弧焊机器人进行电弧增材制造,对厚壁结构件的增材制造焊接工艺进行研究.基于传统分层理论,进行算法优化实现对厚壁结构件成形尺寸预测并加以分析,并在此算法基础上引入单焊道成形尺寸神经网络预测模型,提高预制件模型分层精度及实际焊接参数的最优选择;针对带有内孔等特征的厚壁结构件在成形过程中焊缝边缘下塌现象,提出了“边界约束”焊接方式并对层间焊接轨迹进行规划,提高了预制件表面成形质量.最后焊制具有说明性的实体件验证预测算法及轨迹规划的准确性.结果表明,结构件成形良好,尺寸误差小于1 mm.

关键词： TC4   增材制造   超声辅助   力学性能  

摘要： 目的研究超声辅助对CMT电弧增材制造钛合金TC4微观组织及力学性能的影响。方法 CMT增材制造TC4钛合金的同时利用超声辅助设备进行振动辅助,采用不同的振动功率和不同的振动位置对增材后的TC4力学性能和微观组织进行对比分析。结果 600 W超声辅助振动基板时的钛合金试样成形美观,力学性能优异。水平方向上,抗拉强度平均值为952.7 MPa,伸长率平均值为7.46%;垂直方向上,抗拉强度平均值为905.83 MPa,伸长率平均值为11.03%,相较未施加超声振动增材试样的力学性能有明显提高。结论超声辅助的引入有效提高了熔池的深宽比,加快了熔池冷却速度,柱状晶尺寸也明显减小,针状马氏体数量增多,得到的钛合金力学性能和微观组织均良好。

关键词： CMT   增材制造   铝青铜合金   微观组织   耐腐蚀性  

摘要： 目的研究冷金属过渡技术(Cold metal transfer,CMT)增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织演变规律以及在不同温度下的耐腐蚀性能。方法采用CMT电弧增材的方式制备了铝青铜合金的薄壁试样件,通过光学显微镜研究了试样件在不同位置的微观组织演变规律,并通过电化学工作站测试试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电位极化曲线,进而分析其耐腐蚀性能。结果 CMT电弧增材制造铝青铜合金的微观组织主要表现为3个区域。前3层微观组织由基材树枝晶转变为柱状晶的区域;中间稳定区域主要是垂直于基板方向生长的均匀柱状晶微观组织;以及在最后一层出现柱状晶转向树枝晶的区域。当温度由20℃上升到60℃时,该材料的稳定电位ER由-0.2540 V下降到-0.2745 V。自腐蚀电流密度由2.84×10-6 A/cm^2增加到了5.149×10-6A/cm^2。结论采用合适工艺参数,可以获得致密无缺陷的CMT电弧增材制造铝青铜合金薄壁试样,在试样的稳定区域,微观组织是外延生长的柱状晶。同时试样在质量分数为3.5%的NaCl浓度溶液中有着良好的耐腐蚀性能,并且由于腐蚀过程介质温度的升高,电极反应速度加快、溶液的对流和扩散加强,从而加快了阳极过程和阴极过程,加速了金属的腐蚀。由此可见,介质温度对腐蚀速率的影响是非常重要的。

关键词： 建筑钢十向节点   电弧熔丝增材制造   药芯丝材   工艺性能   力学性能  

摘要： 基于Q460钢的名义成分设计了电弧熔丝增材制造建筑钢十向节点专用药芯丝材的成分,制备了药芯丝材并研究了其工艺性能;利用该药芯丝材,采用电弧熔丝增材制造技术制备建筑钢十向节点,研究了其尺寸精度、组织和力学性能。结果表明:试验制备药芯丝材在电弧熔丝增材制造过程中的电弧稳定、飞溅小,堆积金属无裂纹、气孔等缺陷;采用该药芯丝材电弧熔丝增材制造建筑钢十向节点的成形精度符合要求,组织主要由细小铁素体和少量珠光体组成,其拉伸性能、室温和-40℃冲击性能均满足传统Q460钢十向节点的力学性能要求。

关键词： 电弧熔丝增材制造(WAAM)   ZL205A铝合金   微观组织   力学性能  

摘要： 用电弧熔丝增材制造技术(wire arc additive manufacturing, WAAM)进行ZL205A铝合金的堆积实验。通过金相、SEM、EDS及拉伸试验,考察堆积体的微观组织和力学性能,并与金属型铸造试样进行对比。结果发现,堆积体厚度均匀,表面平整,堆积体中元素B和Cd的烧损率分别达到59.8%和50.2%。与金属型铸造铸态试样相比较,WAAM直接堆积态晶粒大小更均匀,晶粒尺寸更小,析出相在晶内和晶界上均匀分布。T6热处理后,θ相完全固溶到Al基体中,在晶界上均匀分布着复熔T相,堆积体T6的抗拉强度达到500 MPa,屈服强度为450 MPa,延伸率为10%,均高于金属型铸造试样的水平,且试样在横纵2个方向上力学性能一致。