关键词： 电弧增材制造(WAAM)   铝合金   组织与性能   缺陷  

摘要： 采用金相显微镜、扫描电镜、电子万能试验机等分析测试手段,研究了电弧增材制造工艺方法(wire arc additive manufacturing, WAAM)对ZL114A铝合金组织与性能的影响。与传统铸造成形方法相比,铸态组织具有更小的枝晶间距、Si相细小分布均匀;化学成分可有效控制;T6热处理后,Si相球化充分,第二相弥散分布在α-Al基体上,力学性能显著提升,抗拉强度、屈服强度及延伸率分别为360 MPa、315 MPa、7.5%,延伸率是砂型铸造试样的2.1倍,拉伸断口呈现韧性断裂特征。WAAM成形试样缺陷主要为小于30μm的气孔,经过热处理后气孔数量减少,尺寸有变大趋势。

关键词： 电弧增材制造   冷金属过渡   微观组织   力学性能  

摘要： 开展了不同填充速度的不锈钢冷金属过渡电弧增材制造试验,实施了构件不同位置的拉伸试验并且分析了断口形貌,探讨了构件微观组织特征。结果表明,冷金属过渡电弧增材制造是一种可行的金属增材制造工艺;由于构件在垂直方向的微观组织不均匀,水平拉伸的屈服强度和抗拉强度均高于垂直拉伸;随着送丝速度增加,扫描的热输入增加,熔化区的二次枝晶间距变大,抗拉强度降低。

关键词： 电弧增材制造   工艺参数   预测方程   层高层宽预测  

摘要： 基于TIG电弧增材铝合金多层单道薄壁件成形过程,采用二次回归通用旋转组合设计建立了焊道宽度、层高与主要工艺参数(焊接线能量、送丝速度、层间温度)的预测模型。研究结果表明:焊道层高与层宽预测值与实验测量值相差较小,焊道宽度的最大误差为3.25%,层高的最大误差为4.76%,均在合理范围内,预测精度较高。在成形过程中,影响焊道宽度的主要因素有焊接线能量和层间温度,且影响程度存在交叉;影响层高的主要因素为送丝速度。

关键词： 电弧增材制造   复合制造   成形精度   微观组织   力学性能  

摘要： 航空航天及武器装备领域飞速发展对高性能、大型化、整体化金属结构件的高效、低成本制造提出了迫切的需求。电弧增材制造作为一种极具潜力的数字化制造技术,与激光、电子束增材制造相比,其材料利用率和沉积效率高,设备制造成本低。综述了国内外电弧增材制造技术在金属结构件宏观成形精度、微观组织特征及力学性能方面的研究现状,指出了目前电弧增材制造面临的主要问题。在此基础上,综述了国内外主要的电弧增材复合制造技术,包括超声(或激光)冲击复合技术、轧制复合技术、高频微锻造复合技术及后处理工艺等。最后总结了电弧增材及其复合制造亟需突破的关键技术。

关键词： 电弧增材制造   数值模拟   残余应力与变形   温度函数法  

摘要： 电弧增材制造是制造大型复杂铝合金部件的新方法,但残余应力和变形对制造件的性能有重要影响.建立了铝合金电弧增材制造件残余应力和变形的顺序热–力耦合有限元模型,采用移动热源法计算了增材过程的温度场,根据峰值温度的分布和演变特征确定了温度函数的提取方案,并分别采用移动热源法和温度函数法进行了残余应力和变形计算.结果表明,1段,3段,5段温度函数法分别将力学分析时间缩短91%,79%,63%,残余应力和基板变形误差均在20%以内,在满足计算精度的前提下显著提高了计算效率,为大型铝合金电弧增材制造件残余应力与变形的预测提供了途径.

关键词： CMT技术   铝合金   电弧   增材  

摘要： 随着近些年科学技术不断进步,越来越多的先进制造工艺与技术在轻合金材料制造领域得到应用。铝合金材料及技术目前已经取得较好发展成果,相应的增材制造技术也备受关注。CMT是一种新型焊接工艺,具有弧长控制精确、飞溅少以及热输入量小等特点,非常适合低熔点金属,特别是铝合金增材制造,是近些年国内外研究的焦点之一。基于此,从当前国内外研究方向着手,对CMT工艺、送丝速度以及焊接速度等参数对成形件的影响进行分析,概述CMT电弧铝合金增材制造时的气孔缺陷、组织性能及尺寸控制等内容。最终可知,CMT技术在铝合金电弧增材制造方面仍然有待进一步研究,从而实现在现代制造业领域的加速发展。

关键词： 铝合金   增材再制造   机理   性能评价  

摘要： 针对6082铝合金的磨损、腐蚀、掉块等损伤,采用CMT(Cold metal transfer)电弧增材再制造技术和自主研发的Al-Si-Cr-Er丝材在其表面制备了单层多道、多层单道及多层多道成形层。综合运用金相显微镜、扫描电子显微镜、万能力学实验机、电化学工作站等分析成形层微观组织并评价其力学及电化学等综合性能。结果表明:成形层平滑光亮,焊道和焊道之间搭接平整紧密,无气孔、热裂纹、咬边、焊瘤等缺陷,Cr及稀土元素Er的加入,有效抑制了晶粒长大,促进了成形组织细化。相较于通用ER4043丝材,Al-Si-Cr-Er成形层的平均抗拉强度达228.7 MPa,最高延伸率达13.5%,微孔聚集形韧窝断裂是其主要失效机制;自腐蚀电位提高了约0.2 V,自腐蚀电流密度降低了一个数量级,成形组织的细化和杂质元素含量的降低是其耐腐蚀性能提升的主要原因。

关键词： 冷金属过渡   GH4169合金   CMT电弧增材制造   组织   拉伸性能  

摘要： 目的研究冷金属过渡CMT电弧增材制造GH4169合金单道多层薄壁试样的组织和拉伸性能。方法利用CMT增材制造成形系统进行GH4169合金的单壁墙增材制造试验,分析了成形薄壁试样的组织演化和力学性能,讨论了柱状晶组织的各向异性以及均匀化处理对合金力学性能的影响。结果成形试样的显微组织主要为γ相和共晶(γ+Laves)相,试样沿沉积方向具有[100]择优取向。枝晶组织随着沉积层数的增加变得粗大,枝晶间距变大且二次枝晶臂变小,Laves相的取向特征越明显。从底部区域到顶部区域,试样枝晶臂间距λ1从13.76 μm增大到23.27 μm。沿柱状晶生长方向的抗拉强度最大,约为774 MPa;而沿电弧行走方向的抗拉强度随沉积层数的增加逐渐减小,断后伸长率逐渐增大,最大抗拉强度约为763 MPa。1170 ℃固溶+时效处理后,原粗大柱状晶形成较小的多边形晶粒,成形试样组织的均匀性提高,沉积方向最大抗拉强度为1222 MPa,沿电弧行走方向最大抗拉强度为1085 MPa。结论 CMT增材制造GH4169合金组织特征与激光增材制造的试样基本一致,热处理前后CMT成形GH4169合金试样抗拉强度均小于激光立体成形,但伸长率更大。

关键词： 激光诱导电弧   增材制造   成形尺寸   正交试验  

摘要： 为了研究铝合金激光诱导MIG电弧增材制造过程中各参数对薄壁结构件成形尺寸的影响规律,利用二次通用旋转组合方法设计正交试验样本,通过二次回归方程建立了工艺参数(电弧电流I、堆积速度v、层间温度T、激光功率P)与成形墙体稳定区域的尺寸预测模型,并研究了单个工艺参数对试件成形的影响,经验证发现模型预测效果较好.结果表明,当电弧电流大于106 A时,参数对层宽的影响顺序由大到小为,电弧电流、层间温度、堆积速度、激光功率;参数对层高的影响顺序由大到小为,电弧电流、堆积速度、层间温度、激光功率.

关键词： 电弧增材制造   旁路耦合微束等离子   组织   热过程  

摘要： 利用旁路耦合微束等离子弧焊,进行了ER304L不锈钢电弧增材制造的研究.通过进行组织观察和显微硬度测试,并结合增材过程中所测得的热循环曲线,分析了不同旁路电流、堆垛顺序对304不锈钢堆垛样组织和性能的影响.结果表明,旁路耦合微束等离子弧焊增材制造过程中,当旁路电流增大时,堆垛样组织的枝晶间距先减小后增大;堆垛顺序对组织的影响表现为,散热方向的不同导致了枝晶生长方向发生改变.试样的显微硬度沿着堆积高度方向缓慢降低,且随着旁路电流增大,硬度先增大后降低;同时堆垛顺序对硬度的影响并不明显.