关键词： 电弧增材成形   单道两层熔积   晶粒生长   数值模拟  

摘要： 晶粒生长的数值模拟是研究复杂微观组织演变的重要手段,现有的研究较少涉及电弧增材成形中晶粒生长的数值模拟。采用有限元和元胞自动机方法建立了碳钢电弧增材成形过程的宏观传热和微观组织演变的耦合模型,模拟单道第两层熔积的熔池凝固过程中晶粒动态演变过程。模拟结果显示,单道第一层熔积熔池凝固过程中晶粒从熔合线位置形核后向熔池中心生长,在温度梯度方向与枝晶臂优先生长方向的共同作用下,枝晶呈现竞争生长,晶粒优先生长方向与温度梯度方向一致的晶粒生长更快,部分晶粒生长被抑制,最终形成交错、完全粗大的柱状晶组织,枝晶之间出现溶质富集的现象;单道第二层熔积的晶粒在上一层粗大柱状晶基础上形核并生长,随后的生长过程与第一层类似,第二层熔积时熔池温度梯度方向的改变导致晶粒的主要生长方向与第一层之间有一定夹角。与模拟相同成形工艺的成形试样金相照片验证了模拟结果。研究结果可为电弧增材成形微观组织控制以及后续工艺规划提供依据和参考。

关键词： 丝材   电弧   增材制造   研究进展  

摘要： 丝材+电弧增材制造是金属材料增材制造的一个重要方法,因其材料的利用率高、结构致密度高等特点被广泛关注。通过参考和分析近两年国内外学者在丝材+电弧增材制造方面的研究成果,从熔化极、非熔化极和数值分析三个方面综述了国内外研究情况。总结了丝材+电弧增材制造当前所取得的成果,指出研究过程中存在的问题,对未来研究重点和方向做了展望。

关键词： Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金   CMT   增材制造   微观组织  

摘要： 目的研究冷金属过渡技术(Cold metal transfer,简称CMT)增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织成形规律。方法采用CMT电弧增材的方式制备了Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的薄壁试样件,研究了试样件在不同位置、不同方向的微观组织。结果 CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织分为3个区域,前3层的不稳定区域主要是由基材树枝晶到柱状晶的转变区域;第3层到最后一层的稳定区域主要是外延生长的柱状晶区;在最后一层靠近空气侧约360μm厚度范围内,出现转向枝晶。交替往复电弧增材的Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金,在每层顶部均会形成转向枝晶,但随后新一层电弧增材的熔池会熔化顶部形成的转向枝晶,最终在微观组织形貌上表现出柱状晶外延生长的形式。结论通过控制合适工艺参数,可以获得致密无缺陷的CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe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,柱状晶的晶界上Al,Ni,Mn元素产生富集现象,质量分数高于平均值。在柱状晶的晶内,Cu元素高于均值,而Al,Ni,Mn元素质量分数均低于均值,这与柱状晶的形核顺序有关。

关键词： 铝合金   电弧增材制造   CMT  

摘要： 由于铝合金的应用领域较为广泛,使其增材制造技术成为了研究热点。CMT技术作为一种新型焊接工艺,焊接过程中弧长控制较为精确,其热输入量小、飞溅少等工艺特点非常适合铝合金等低熔点金属的增材制造,因此,铝合金CMT增材制造技术成为了近年来国内外各研究机构的研究热点。从控形控性的角度分析了国内外相关研究机构的研究方向,重点综述了焊接速度、送丝速度、CMT工艺等工艺参数和热处理对成形件形貌及性能的影响,同时概述了铝合金CMT电弧增材制造中尺寸控制、组织性能、气孔缺陷等方向的研究工作。借此指出,基于CMT技术的铝合金电弧增材制造技术的相关研究工作仍主要聚焦于试验研究阶段,并未深入到成形机理的探究。该领域的研究工作应更深入、系统地从成形尺寸精度控制、控制气孔缺陷、组织演变规律及性能优化等角度展开,力求加速推进该技术在现代制造业的应用。

关键词： 复合成型技术   系统设计   设备研发   增/减材加工  

摘要： 研发了集弧焊增材与机加工减材于一体的增/减材复合成型系统。该系统由主控部分、增材部分、减材部分、换刀机构、设备基础部分和辅助机构6部分组成。将运动机构和数控系统集成起来执行增材、减材加工的运动轨迹;将焊炬设置为一把刀具,换刀系统既可以更换刀具库中的刀具,也可以更换焊炬;选用具有CMT功能的电源设备和具有多种焊丝直径的送丝机构;开发了以工控机为主的主控制系统。通过加工样件和修复报废零件,所开发的设备具有增/减材复合加工、低成本、快速制造的能力,并且可以满足零件的多种加工要求。

关键词： 镁合金   电弧增材制造   成型效果   力学性能  

摘要： 采用电弧增材制造工艺制备了AZ31镁合金,研究了80～120 A电流大小对电弧增材制造镁合金试样的成型性能,组织以及力学性能的影响。结果表明,电流大小对AZ31镁合金成型性能的影响较大,随着电流的增加成型试样的层厚逐步减小,成型的最大宽度增加。晶粒尺寸随电流大小的变化不大。电流的变化对力学性能影响很小,并且不同电流条件下试样的拉伸断口形貌相似。

关键词： 电弧堆焊   增材制造   姿态调整   梯度材料  

摘要： 在高温环境、金属剧烈流动摩擦及大交变载荷作用下,热锻模具型腔容易因塑性变形、热疲劳裂纹、磨损而导致失效。针对热锻模的失效问题,机器人电弧熔丝热锻模具增材再制造技术通过逆向工程方法获取模具失效区域的精确模型,运用分层切片和轨迹规划算法对模型进行处理获得堆焊修复轨迹,针对失效模具几何边界的不确定性和复杂性,通过焊枪姿态自适应调整算法确定焊接过程中不同几何边界条件约束下的焊枪焊接姿态,实现受限空间、复杂边界下的精确仿形分层增材制造;结合不同层间的堆焊材料设计与工艺匹配,满足了模具型腔的梯度力学性能要求。采用该技术修复热锻模具,节材40%,节约工时50%,降低成本30%以上。

关键词： 电弧增材制造   研究进展   综述  

摘要： 丝材电弧增材制造技术适用于大尺寸形状较复杂构件的低成本、高效快速成形。从成形系统、成形几何形状及尺寸控制、成形件组织性能分析、成形件残余应力和气孔缺陷控制方面综述了国内外电弧增材制造技术的研究现状,并且介绍了其应用情况,最后对电弧增材制造技术的研究前景进行了展望。

关键词： 激光沉积增材制造   电弧增材制造   TC4钛合金   显微组织   力学性能  

摘要： 以TCA粉末和焊丝为原料，利用激光和电弧增材制造方法分别制备块状试样，对比分析了热处理对试样显做组织和力学性能的影响。结果表明：增材试样的宏观组织均为粗大B柱状晶，试样微观组织均为细小的网篮组织。经退火处理后，激光增材试样显微组织中α相随着不断生长互相截断，α相呈短棒状；电弧增材试样显微组织变为粗大的网篮组织，两种试样的α相长宽比均减小。退火处理使试样强度略降低而塑性得到明显提高，两种增材制造沉积态和退火态试样强度相差不大，但由于电弧增材沉积态和退火态试样显微组织中“相长宽比较大以及气孔率相对略高，造成其塑性较低，较激光增材试样分别下降38％和31％，二者拉伸断裂方式相同均为韧性断裂。

关键词： 电弧增材制造   铝合金   成形工艺   微观组织   力学性能  

摘要： 采用ER5356铝合金焊丝,在AA6061铝合金基板上进行TIG电弧增材制造成形试验,研究焊接电流和预热温度对增材制造成形的影响,分析增材制造成形件的显微组织,并测试其力学性能。结果表明:热输入对铝合金的增材制造成形影响较大,以熔宽作为成形件热输入量指标进行相应电流调节,可实现铝合金的增材制造成形。成形件与基板结合良好,结合处和沉积层层间均为柱状树枝晶,沉积层为等轴晶,顶层由于良好的散热环境,呈现出细小树枝晶向等轴晶转变趋势。成形件的硬度分布较为均匀,平均硬度为71.3 HV。成形件的屈服强度为112 MPa,抗拉强度为255 MPa,伸长率为28.3%,拉伸断裂为典型的韧性断裂。