关键词： 电弧增材制造   控形精度   路径规划   薄壁结构  

摘要： 电弧增材制造(WAAM)具有沉积速率快、材料利用率高等优势,在航空航天、军工生产、智能汽车、核电等领域具有广阔的应用前景和发展空间。然而,WAAM自身工艺特点的局限性使其难以充分发挥自由制造的优势。尤其是在制造复杂结构零件过程中,WAAM存在热积累和热循环产生残余应力和热变形等固有工艺性问题,而且复杂结构零件的结构特征也对WAAM控形精度带来不小挑战。本文从薄壁零件的结构特征出发,综述了WAAM直壁结构、尖角结构、交叉结构、倾斜/悬空结构和空间交叉结构薄壁件形状控制面临的难题,并对WAAM复杂结构薄壁件的形状控制研究进行了展望。

关键词： 电弧增材制造   2319铝合金   对应法则   归一化评价  

摘要： 为了对2319铝合金电弧增材制造构件各项指标做出定量化分析,拟合出不同工艺参数、试样孔隙率与抗拉强度值之间的空间曲面表达式,构建电弧增材制造“工艺-组织-性能”对应法则。基于广义模糊合成运算法则,建立工艺参数、组织缺陷和力学性能之间的归一化模糊评定模型,获取2319铝合金电弧增材制造最优工艺参数。结果表明:随着送丝速度增加,孔隙率基本呈上升趋势;随着扫描速度的降低,孔隙率基本呈下降的趋势。当扫描速度为0.035 m/s时,孔隙率与抗拉强度的关联性最低,拟合曲线的决定系数(coefficient of determination,COD)仅为0.6。当送丝速度为5.0 m/min且扫描速度为0.025 m/s时,专家综合评分值最高,说明该工艺参数组合最优。

关键词： 电弧增材制造   多向钢节点   摆动工艺   参数优化  

摘要： 基于二次回归通用旋转设计试验方法对多向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数进行优化。建立了摆动工艺参数送丝速度、焊枪移动速度及单边摆动幅度与堆积金属宽度和高度之间的3D响应模型,并分析验证了模型的可靠性。研究了单个摆动工艺参数和摆动工艺参数交互作用对堆积金属宽度和高度的影响。利用建立的3D响应模型优化了六向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数,采用优化的摆动工艺参数电弧增材制造六向钢节点,制造的六向钢节点平均尺寸偏差为±1.30mm,成形精度较高。

关键词： 电弧增材制造   有限元建模   梯形模型   残余应力  

摘要： 提出了一种基于等腰梯形截面的WAAM多层单道有限元热力耦合仿真建模方法。首先,基于单层单道的等腰梯形函数模型,建立多层单道梯形函数模型。然后,通过对比多层单道的梯形函数模型和抛物线函数模型的几何偏差和散热性能指标,验证了多层单道梯形函数模型的合理性,并对多层单道沉积过程进行热力耦合仿真分析和对应的试验验证。仿真与试验结果表明,多层单道梯形函数模型的模拟结果与抛物线函数模型及试验结果均吻合较好,计算效率也得到一定的提高。

关键词： 电弧增材制造   成形精度   分层切片   路径规划  

摘要： 电弧增材技术(WAAM)在修复模具应用中具有极大的发展潜力。介绍了电弧增材制造技术,探讨了在模具修复需求中加入电弧增材制造技术的优势,总结了电弧增材制造技术修复模具所需的关键技术发展,包括成形精度控制策略、三维模型分层切片算法和沉积路径规划方法。根据当前趋势,对模具修复中电弧增材制造过程中各环节的规划、控制和监控自动化优化等技术的未来发展趋势进行展望。

关键词： 镍钛钽合金   电弧增材制造   显微组织   相变行为   力学性能  

摘要： NiTiTa三元形状记忆合金(SMAs)是潜在的生物医用材料,且电弧增材制造(WAAM)技术已经广泛应用于NiTi合金的研究中,研究Ta添加对WAAM的NiTi合金组织性能的影响具有重要意义.利用WAAM技术分别制造了5层NiTi合金和NiTiTa合金薄壁构件,系统研究了Ta添加对NiTi合金的微观组织、相变行为、力学性能以及抗腐蚀能力的影响.结果表明,与NiTi合金相比,NiTiTa合金的晶粒显著细化,析出相由NiTi合金中的Ni3Ti转变为Ni(Ti,Ta)_(2).此外,其相变温度显著提高,导致了室温下的组织由完全奥氏体相(B2)转变为奥氏体(B2)和马氏体(B19’)的混合相.拉伸试验结果表明,NiTiTa合金试样相较于NiTi合金试样的抗拉强度提升了9.5%,但延伸率下降了6.8%.极化曲线结果表明,NiTiTa合金具有更高的自腐蚀电位和更小的腐蚀电流密度,抗腐蚀能力显著提升.本研究为促进WAAM制备的NiTiTa合金及其在生物医疗领域的应用奠定了研究基础.

关键词： AZ31镁合金   冷金属转移   电弧增材制造   焊道尺寸   二次通用旋转组合设计  

摘要： 基于冷金属过渡的电弧增材制造技术制备了AZ31镁合金单道试样,测试了单道试样的焊道宽度和焊道高度。根据二次通用旋转组合试验设计与二次多项式逐步回归分析,建立了高度显著的焊道宽度和焊道高度与摆动宽度、焊接速度、送丝速度和基板温度等工艺参数间的关系式。结果表明,工艺参数对焊道宽度的影响主次顺序依次为摆动宽度、送丝速度、基板温度、焊接速度,对焊道高度的影响主次顺序依次为焊接速度、摆动宽度、基板温度、送丝速度。随摆动宽度的增大,焊道宽度逐渐增大,焊道高度逐渐减小;随焊接速度的提高,焊道宽度和焊道高度均逐渐减小;随送丝速度的提高,焊道宽度和焊道高度也随之同步增大;随基板温度升高,焊道宽度增大,焊道高度降低。

关键词： 电弧增材制造   铝合金   控形   控性  

摘要： 电弧增材制造铝合金具有沉积速度快、设备成本低、材料利用率高等优点,受到工业界和学术界的极大关注。但电弧增材制造固有的熔化和凝固特性决定最终材料存在“控形”“控性”的难题。本文从“控形”“控性”两方面对电弧增材制造铝合金的国内外进展进行分析,重点阐述了工艺参数优化、在线处理方式如基板预热、冷轧、熔池在线监测、微铸锻、搅拌摩擦焊等,以及后处理方式,讨论了不同技术的发展现状及趋势,并提出电弧增材制造铝合金“控形”“控性”的发展方向。

关键词： 热锻模   汽车半轴   温度场   路径规划  

摘要： 为了确定热锻模具修复方案,使用有限元仿真软件模拟汽车半轴摆碾成形过程,生成机器人电弧增材制造路径。当连锻次数达到20次后,模具进入热平衡状态,中心圆台表层温度稳定在788℃,表层与540℃等温线相对深度约为28mm,应力场510MPa以上的模具增材层约为26.3mm,确定使用温度场划分模具增材制造区域。利用MATLAB提取540℃以上的点云部位,逆向建立3D模型,进行路径规划并在焊接机器人上运行。

关键词： 电弧增材制造   残余应力场   应力迭代法   重构  

摘要： 残余应力是影响电弧增材制造构件疲劳寿命的关键因素,传统的测量与仿真难以完整高效地分析增材构件的残余应力分布。为此基于本征应变相容原理,提出一种通过应力迭代重构电弧增材AA7075铝合金薄壁件残余应力场的新方法。该方法使用有限的残余应力实测数据与基函数构造应力分量,并使用APDL语言对ANSYS进行二次开发,将应力分量映射至有限元模型迭代重构残余应力场。结果表明,重构的残余应力场与X射线衍射法实测值、热弹塑性模型仿真值误差较小,证明了该方法用于电弧增材薄壁件的全局残余应力场重构的有效性。