关键词： 电弧增材   基板   热沉   成形几何   铝合金  

摘要： 从熔池热耗散条件入手,以基板尺寸构建熔池局域差异性传热特征,通过试验探索热沉条件(横向传热-基板宽度、纵向传热-基板厚度)对成形几何和成形形貌的影响规律,籍此从熔池外部这一较为简单的传热过程管理出发,探讨与热输入匹配的热耗散条件,实现电弧增材控形.实验结果表明,基板对沉积层形貌影响主要通过改变熔池周围热耗散实现.当热输入不足时,单层沉积会在起弧处形成垂露状、颈缩等缺陷.基板尺寸越大,热耗散能力越强,沉积层宽度越小,高度越高.基板对沉积层影响随着沉积高度增加逐渐减弱,不同热沉条件下沉积层尺寸最终趋于稳定.通过增大起弧电流和熄弧端悬停的策略来应对基板热沉条件变化,可避免虚焊、熔池流淌等缺陷,改善多层沉积几何成形质量.

关键词： 电弧增材制造   数值模拟   变位磁场   传热流动  

摘要： 为了揭示具有纵向和横向分量的外加变位磁场对TIG电弧增材成形过程中电弧和熔池传热与流动的影响机理,基于流体动力学软件Fluent,建立了电弧与熔池耦合的三维瞬态模型。对比分析了不同角度的变位磁场对电弧形貌、电磁力、热流密度、熔池形貌及熔池速度场的影响规律与机理。结果表明:无外加磁场时,电弧与熔池对称分布,施加变位磁场时,电弧和熔池中产生周向旋转和偏向一侧的电磁力,使电弧与熔池发生旋转与偏移,熔池除了具有由内向外的流动,还具有围绕中心旋转和偏向一侧的流动;增大变位磁场的变位角度使横向磁场分量减小,纵向磁场分量增加,从而使偏向一侧的电磁力减小,周向旋转电磁力增大,进而使电弧偏转与熔池偏移减弱,熔池旋转流动趋势增强。研究结论可为后续磁控电弧增材制造传热、传质的机理分析及工艺参数的选择提供理论依据和参考。

关键词： 电弧增材制造   热力场   数值模拟   等效应力   畸变  

摘要： 采用SYSWELD软件建立了单道多层H13钢电弧增材制造的有限元模型,通过试验对该模型进行验证,模拟分析了不同层间冷却时间(60、90、150、300 s)下单道多层成形过程中的温度场、应力场及畸变量。结果表明,模拟得到的热循环曲线和应力分布曲线与实测结果相吻合,验证了有限元模型的可靠性;随着层间冷却时间的延长,成形件的散热条件变强,熔覆层中热量累积减弱,焊道重熔的次数减少,最大等效应力由434 MPa降低到403 MPa,畸变量由4.69 mm降低到3.15 mm。在层间冷却时间为300 s时,电弧增材成形件的熔覆区的平均硬度为512 HV0.2,为退火态基板平均硬度(215 HV0.2)的2.38倍,耐磨性比退火态基板提高了近6倍。

关键词： 电弧增材制造   焊道尺寸   神经网络   粒子群优化  

摘要： 选取焊接电流、送丝速度、焊接速度及基板温度作为输入变量,焊道熔宽和余高作为输出变量,选择粒子群优化(PSO)算法中的最优粒子惯性权重和学习因子,构建熔化极惰性气体保护电弧增材制造316L不锈钢PSO反向传播(PSO-BP)神经网络模型。结果表明:PSO-BP神经网络模型预测的焊道熔宽与期望值的均方根误差、最大相对误差与平均相对误差分别为0.386,13.477%,2.580%,焊道余高的分别为0.152,10.372%,2.810%;相较于BP神经网络模型,PSOBP神经网络模型对焊道尺寸的预测精度更高,稳定性更强。

关键词： 石墨烯   金属复合材料   电弧增材制造   钎焊   扩散焊   电子束焊  

摘要： 本研究旨在探讨石墨烯增强金属复合材料的电弧增材制造工艺及设备优化,以满足现代工业对高性能材料的需求。石墨烯作为一种出色的纳米材料,具有卓越的力学和导热性能,为金属复合材料的性能提升提供了新的可能性。本文结合钎焊、扩散焊等焊接技术,系统研究了石墨烯增强金属复合材料的制备工艺和相应的设备优化,以提高其力学性能、热导率和耐磨性,为制备高性能金属复合材料提供了有力的支持。

关键词： 电弧增材制造   工艺参数   数值模拟   研究   温度场   应力场  

摘要： 对电弧增材制造的工作原理、基本概念及取得的成果与进展进行综述。论述了电弧增材制造的工艺参数对增材件力学性能的影响;总结了电弧增材构件的成形性、微观组织等特点;概述了数值模拟在电弧增材中的应用,以及仿真模型中不同工艺参数对其温度场与应力场的影响规律;对电弧增材制造未来的发展做出总结展望。

关键词： 电弧增材制造   TiAl合金   微观组织   热处理  

摘要： 采用等离子电弧双丝增材制造技术成功制备了Ti-48Al合金(at.%),并对其沉积态和热处理后的组织特征进行了系统地研究.结果表明,沉积态Ti-48Al合金主要由α2相和γ相组成,沿着沉积方向,沉积态组织呈现由树枝晶区和片层晶团区交替分布的不均匀性特征,并且在树枝晶区存在严重的枝晶间Al元素偏析现象.在1 340℃/10 h/炉冷热处理后,不均匀的沉积态组织转变为晶粒尺寸细小的双态组织,Ti-48Al合金的微观组织的不均匀性获得明显改善,并且α2相含量显著增加,组织的择优取向减弱.

关键词： 电弧增材   激光冲击   显微组织   力学性能  

摘要： 对电弧增材铝合金试样进行激光冲击强化,观察激光冲击强化对电弧增材铝合金材料的现象,分析了激光冲击强化对电弧增材铝合金微观组织和力学性能的影响。激光冲击强化后,未影响区域的微观结构与电弧增材试样的结构相似,由细长的柱状晶区和位于柱状晶区之间的细小等轴晶区组成;受影响区中杂乱分布着的中等大小的等轴晶及较长的柱状晶。激光冲击改变了材料微观结构,出现了中等大小的等轴晶,减少了气孔。激光冲击强化后,增材铝合金表面均产生了残余压应力场,在合理的工艺参数下,可以获得最大残余压应力约为−124 MPa。在不同试验参数下,冲击能量、冲击次数和搭接率的提高都能增加铝合金的显微硬度和影响深度,证明激光冲击强化技术显著提高了电弧增材铝合金试样表面性能,在改善力学性能方面有重要作用。

关键词： 镍基合金   增材制造   微观组织   力学性能   各向异性  

摘要： 电弧增材制造技术基于分散累加原理,可实现镍基高温合金复杂结构快速无模加工,是一种广受关注的先进加工技术。该研究以高温耐蚀合金Inconel 617增材制造块体为研究对象,采用OM,SEM及万能拉伸试验机等手段分析了增材制造镍基合金块体微观组织及力学性能。研究结果表明,Mo元素在柱状枝晶间偏析,促使大尺寸的Laves相沿枝晶析出。在拉伸应力下,Laves相由于脆性较高,易发生断裂,诱发裂纹萌生。由于裂纹扩展路径在不同方向拉伸时存在显著差异,导致增材制造构件沿沉积方向强度(900 MPa)显著高于垂直沉积方向强度(700 MPa)。该研究为电弧增材制造镍基合金的组织性能调控奠定了一定基础,为进一步推动电弧增材制造镍基合金构件的应用进行了有益探索。

关键词： 激光诱导电弧   增材制造   高强钢   显微组织   力学性能  

摘要： 以高强钢焊丝AFEW 6-86为材料,采用低功率脉冲激光诱导电弧-TIG电弧增材制造方法,研究多层多道增材薄块试样的成形质量、不同位置的层间组织和力学性能。结果表明,低功率脉冲激光诱导电弧-TIG电弧增材制造的试样表面成形质量良好,内部结构致密且无明显缺陷;试件整体显微组织以粒状贝氏体为主,由于沉积层不同位置的冷却速率不同,顶层组织出现板条状马氏体,中部组织出现针状或羽毛状贝氏体;在拉伸性能方面,试件横、纵两个方向的抗拉强度与伸长率均存在差异,具有各向异性,两个方向的拉伸断口均为韧性断裂;在显微硬度方面,自下至上呈现先减小后增大的分层现象,整体硬度值在340.0HV~428.6HV之间波动。