关键词： 电弧增材制造   焊接机器人   二次开发   轨迹修正   机器视觉  

摘要： 采用机器视觉设备进行了GTAW电弧丝材增材制造实验,以树莓派、摄像头作为机器视觉设备,实现了对增材件侧面高度的识别,将其像素坐标转换为空间坐标,在增材过程中,焊接机器人从视觉系统得到增材件的高度从而修正机器人位置变量,保证焊接弧长的固定、实现对增材件成形的优化。结果表明:使用机器视觉完成增材制造的构件平均沉积高度为68.9 mm(非上限),各点与最高点高度的平均差值为0.65 mm、平均高度重合率为98.9%,有效地减少了增材件两端塌陷的情况。

关键词： 缺陷识别   GMA-AM   增材制造  

摘要： 气体保护金属电弧增材制造(GMA-AM)因其高沉积速率、低成本和广泛适用性,成为大尺寸复杂构件制造的重要技术。然而,工艺不稳定性导致的成型精度低、表面质量差及内部缺陷等问题,严重制约了其在核电、航空航天等高端领域中的应用。针对电弧增材过程的实时质量监测与缺陷识别的研究现象,系统阐述了基于多源信息融合的成型缺陷分类识别技术研究进展。通过整合视觉、电弧传感及声音等多源信息,结合特征工程(特征选择与降维)优化数据表征能力,探讨多传感器协同监测、信号处理及机器学习算法在缺陷动态预测中的应用。研究揭示多源信息互补性对提升监测全面性的重要性,并总结该技术在抗干扰能力、实时性及算法泛化性等方面的经验,为电弧增材制造质量控制智能化的发展提供理论支持与技术参考。

关键词： 增材连接   变形调控   角变形   预变形  

摘要： 增材连接是大型钛合金构件增材制造的主要方法之一,然而增材连接变形严重影响大型构件的尺寸精度。为了实现增材连接构件变形的有效控制,本研究基于WAAM-TIG增材连接技术,采用数值模拟方法研究了连接区的坡口角度、厚度等因素对连接构件变形的影响,建立了增材连接变形预测模型,实验结果与预测模型的结果偏差不大于5%,验证了模型的可靠性。基于增材连接变形预测模型,对比了有无预变形对增材连接构件成形精度的影响,结果表明,预变形使得连接试样的角变形减少了92.6%,有效地提高了增材连接构件的尺寸精度。

关键词： 高锰奥氏体低温钢   电弧增材制造   力学性能   拉伸各向异性   周期结构  

摘要： 本文系统研究了电弧增材制造(WAAM)高锰奥氏体低温钢的拉伸性能各向异性与其微观组织特征的内在联系。通过对WAAM三维墙体进行多方向拉伸试验和组织表征,结果表明,所制备的墙体虽在各方向均表现出优异的强塑性(抗拉强度均超过600MPa,延伸率均大于35%),但存在显著的力学性能各向异性。其中,垂直于构建方向的截面上,横向与纵向试样的抗拉强度差异最大,达到8.8%。研究证实,柱状晶的择优生长是造成该各向异性的主导因素,而由沉积区与搭接区形成的周期性异质结构是次要因素。其中,搭接区因晶粒细小、织构较弱及加工硬化能力不足而成为力学薄弱区,导致应变局部化并优先萌生断裂。

关键词： 电弧增材制造   铜铁合金   金相组织   接触电阻   摩擦磨损  

摘要： 铜铁合金兼具优异导电、导热性能和优良强韧性、软磁性能,是一种优良电接触和电磁屏蔽材料,在航空航天、国防军工、电子通讯的电接触装置及电磁屏蔽设备上具有广阔的应用前景。本文采用双丝电弧增材制造技术制备不同铜质量分数的铜铁合金,并通过金相显微镜、维氏硬度计和载流摩擦磨损试验机测试其显微组织、硬度、动态表面接触电阻及碳棒的磨损量。结果表明,随着铜质量分数从0增加到100%,铜铁合金的微观组织从连续交错的铁素体相逐渐演变为离散的球形和枝晶状分布,最终形成纯铜相,其中Cu-60%时富Cu相与富Fe相分布最均匀。合金硬度随铜质量分数增加先升高后降低,少量铜促进珠光体形成提高硬度,而过量铜因软相增多导致硬度下降。得益于铜的优异导电性,表面接触电阻随铜质量分数增加逐渐降低。碳棒磨损量受铜铁合金硬度和接触对之间的摩擦系数共同影响,呈现先增后减的趋势:低铜质量分数时高硬度和摩擦系数加剧磨损,而高铜含量时润滑和散热性能改善,磨损减轻。

关键词： 电弧增材制造   功能梯度材料   沉积路径   微观组织   力学性能  

摘要： 为研究不同沉积路径对铝基FGMs试样微观组织与力学性能的影响规律,采用旁轴填丝辅助熔化极气体保护电弧增材制造(GMA-AM)工艺,通过Z字形与螺旋形摆动路径分别制备了6种梯度组分(100%ER2319、90%ER2319+10%ER5356、80%ER2319+20%ER5356、70%ER2319+30%ER5356、60%ER2319+40%ER5356、50%ER2319+50%ER5356)的ER2319/ER5356铝基功能梯度材料(FGMs)试样,并对两种沉积路径的试样宏观形貌、微观组织、物相组成、硬度分布及拉伸性能进行分析。结果表明,在同一梯度组分下,螺旋形摆动FGMs试样的晶粒尺寸相对较小,沉积层平均显微硬度高于Z字形摆动试样;随着ER5356含量提高,两种路径沉积试样的抗拉强度均呈现逐渐上升的趋势,断后伸长率则逐渐下降,主要是由于Cu的析出强化向Mg的固溶强化转变所致。研究可为增材制造成形质量和综合力学性能的提高提供借鉴。

关键词： X80管线钢   CMT电弧增材   环焊缝修复   数值模拟   残余应力  

摘要： 为了解决传统管道环焊修复过程中热输入大及残余应力集中的问题,采用ANSYS建立三维热-结构耦合模型,模拟常规修复和CMT电弧增材修复两种不同方式下的温度场与应力场,对比分析两种修复方式的应力分布规律。结果表明,相比于环焊应力场,两种修复方式的最大等效应力均增大,其中,常规修复的等效应力最大值达551 MPa,CMT电弧增材修复为512 MPa,后者高应力区面积更小;CMT电弧增材修复的峰值温度(794℃)高于常规修复(539℃)温度,高温停留缓解了拘束效应,使轴向拉应力分量最大值(438 MPa)较常规修复(524 MPa)降低16.4%。CMT电弧增材修复可有效降低焊缝区域残余应力及开裂风险,可以用于管道修复。

关键词： 电弧增材制造   镁合金   电化学腐蚀  

摘要： 镁合金的化学性质活泼，传统的成形工艺（如铸造、塑性变形等）难以获得满意的控形-控性效果。为此，该文系统研究了电弧增材镁合金的成形工艺、组织性能和改性方法，以实现镁合金复杂构件的一体化成形。实验结果表明：电弧增材制造工艺参数对熔宽的影响由大到小依次为送丝速度（wirefeedspeed）V_f、焊接速度（weldingspeed）Vw、焊接电压U，对余高的影响由大到小依次为Vw、U、V_f，对接触角的影响由大到小依次为U、Vw、V_f，其中Vw和V_f的交互作用对余高的影响明显。在确定上述工艺参数后，该研究制备了组织均匀、性能优良的AZ91D镁合金薄壁构件。与铸态镁合金相比，电弧增材镁合金的晶粒更小，β-Mg17Al12相的分布更均匀，以层片状的二次β-Mg17Al12析出相为主，力学性能和抗腐蚀性能更好。

关键词： 电弧增材制造   镁合金   电化学腐蚀  

摘要： 镁合金具有质轻、比强度高、综合力学性能优、储氢能力和生物相容性好等优点，并因此备受瞩目。然而，镁合金的化学性质活泼，传统的成形工艺（如铸造、塑性变形等）难以获得满意的控形-控性效果。为此，该文系统研究了电弧增材镁合金的成形工艺、组织性能和改性方法，以实现镁合金复杂构件的一体化成形。实验结果表明：电弧增材制造工艺参数对熔宽的影响由大到小依次为送丝速度（wire feed speed）Vf、焊接速度（welding speed）Vw、焊接电压V，对余高的影响由大到小依次为Vw、V、Vf，对接触角的影响由大到小依次为V、Vw、Vf，其中Vw和Vf的交互作用对余高的影响明显。在确定上述工艺参数后，该研究制备了组织均匀、性能优良的AZ91D镁合金薄壁构件。金相分析表明，与铸态镁合金相比，电弧增材镁合金的晶粒更小，β-Mg17Al12相的分布更均匀，以层片状的二次β-Mg17Al12析出相为主，力学性能和抗腐蚀性能更好。该研究填补了镁合金电弧增材制造领域的研究空白，为其工艺优化和实际应用提供了理论支持和实践指导。

关键词： 高熵合金   双丝   药芯丝   电弧增材制造  

摘要： 采用异质双药芯丝作为填充材料，通过电弧增材制造技术制备了双相Al2CoCr2Fe4Ni4高熵合金单壁墙，研究了成形件的微观组织和力学性能特征。结果表明，沉积件组织为典型枝晶和枝晶间结构，枝晶间组织出现调幅编织结构，并且沿沉积方向从底部到顶部越来越细小。沉积件显微硬度沿沉积方向呈增大趋势，平均硬度为441HV；横向抗拉强度为1236 MPa，伸长率为2.3%；纵向抗拉强度为1222 MPa，伸长率2%，表现出良好的综合力学性能。