关键词： 铜合金   低合金钢   电弧增材制造   界面  

摘要： 铜/钢异种合金筒体是舰船上阀体的阀-管连接关键部位，其重要功能是防止阀体腐蚀破损。采用冷金属过渡电弧增材制造铜/钢异种合金筒体，对电弧沉积钢、铜合金及钢/铜异种合金界面的组织进行了观察，测量了其力学性能与耐腐蚀性能。结果表明：铜侧由α-Cu相与的β′相组成，钢侧由细小的铁素体和少量珠光体组成，铜/钢界面未发现裂纹缺陷，但存在3 μm宽度的铜/钢界面过渡区域。铜合金比钢具有优越的耐腐蚀性能，浸泡时间720 h后，铜合金的质量失重仅为2.41 mg，远低于钢的21.5 mg的失重。铜/钢异种合金断裂强度为187 MPa，断裂发生在铜合金一侧，铜/钢异种合金界面结合强度较高。电弧增材制造出了铜/钢异种合金筒体构件，具有较高的成形精度。

关键词： 轻量化   商用车   横梁   电弧增材  

摘要： 为满足商用车行业轻量化、小批量、大尺寸结构件制造场景下的低成本、高效率需求，克服传统制造工艺的模具限制，探究了电弧增材制造（WAAM）在商用车行业的应用可行性，从数模处理、增材控形、样件静态性能及经济性对比4个方面，基于某商用车铝合金轻量化横梁开展WAAM工艺技术研究，成功打印商用车行业首例铝合金电弧增材横梁样件。通过优化数模、分区打印、焊接参数与层间温度调控，确保横梁样件尺寸精度达±2.5 mm且无质量缺陷，相较于传统铸造工艺，WAAM的单件试制成本可降低59.5%，制件效率提升51.7%。

关键词： 电弧增材制造   钢/铅双金属结构   熔滴沉积   金属间化合物  

摘要： 针对目前国防装备领域钢/铅粘结结构存在的粘结层易脱落、强度退化等问题，本文提出一种将熔滴沉积技术与倾斜钨极惰性气体（tungsten inert gas， TIG）焊接电弧相结合的熔滴复合电弧增材制造新方法，以实现钢/铅结构的直接冶金结合。为检验钢/铅双金属结构成形试样的界面结合状态，开展了界面组织结构及力学性能表征测试。结果表明，钢/铅界面近熔池区域形成了Fe-Sn/Fe-Sb系金属间化合物（intermetallic compounds， IMC），其IMC厚度从熔池中心向边缘非线性递减，熔池区域达到硬度峰值746HV；拉剪试样断裂位于铅合金侧，表明界面结合优异，最高剪切强度达49.6 MPa，高于工程应用标准（10 MPa）；失效分析发现断口呈现韧-脆性混合断裂特征，裂纹可能萌生于IMC层微孔聚集区以及界面残余应力集中区。

关键词： 电弧增材制造   增减材复合制造   焊道下塌现象   工序规划  

摘要： 电弧增减材复合制造过程存在复杂的层积效应和热效应,可制造性受多种因素影响,难以有效评估,导致工序规划难且效率低。为解决上述问题,提出一种考虑焊道下塌现象的电弧增减材复合制造工序规划方法。分析了电弧增材不同区域成形质量与堆积高度间关系规律,构建基于水平集的目标零件和加工工具的隐式模型,提出基于分割面高度矩阵的初步加工序列构建方法,建立刀具干涉碰撞和零件成形效果评估方法,研发了基于粒子群优化算法的加工工序优化模型。通过仿真和实验验证了新方法的性能。研究结果表明,新方法能获得有效的电弧增减材工序交替方案,相比于传统规划方法效率更高,且更适合于电弧增材过程。

关键词： 钛合金   电弧增材制造   卷积神经网络   形貌缺陷预测  

摘要： 针对钛合金电弧增材制造(WAAM)成形过程中的缺陷问题,分析成形中的咬边、孔洞、球化等形貌缺陷。首先探索试验中的工艺参数与缺陷的关联性,得到各个缺陷对应的工艺参数范围;再通过深度学习来诊断钛合金电弧增材制造成形过程中的缺陷,对咬边、孔洞、球化等形貌缺陷进行分类识别和预测。通过搜索法获取一定范围内的训练最佳超参数,对比四种不同的新型卷积神经网络架构(CNN)的分类性能,利用图像增强对成形过程的4404张缺陷图像进行分类识别训练;发现ConvNeXtV2模型分类准确率达99.06%,且训练时间与训练参数最少,综合表现性能最好,图片识别预测时间为4.03 ms,表明其能够用于后续的反馈控制,以达到提高钛合金电弧增材制造成形质量的目标。

关键词： 镍基高温合金   双脉冲TIG   凝固速率   微观组织   各向异性  

摘要： 针对镍基高温合金TIG电弧增材存在组织及性能各向异性的共性难题,提出采用步进填丝双脉冲钨极氩弧焊(Double-Pulse-TIG,DP-TIG)方法开展了Inconel718镍基高温合金的增材制造试验,重点研究分析了高频脉冲电流振幅对增材件组织及性能的影响规律。利用红外热成像仪测量了熔池温度场,并结合电子背散射衍射(Electron Back Scatter Diffraction,EBSD)图像揭示了微观组织演变的内在热力学原因。通过拉伸试验表征了试件力学性能变化,并分析了断口形貌特征。研究结果表明:当高频脉冲电流幅值由20 A增加到100 A时,熔池温度梯度G减小,熔池凝固速率R增大,凝固参数G×R和G/R都减小,组织向等轴晶方向转变;平均晶粒大小由56.2μm减小到49.7μm,在<001>方向上的取向密度从21.16增加到28.32;横向抗拉强度基本保持不变,约为740 MPa;纵向抗拉强度由729 MPa增加到756 MPa。高频脉冲电流幅值调控可以弱化增材件各向异性,横纵向塑韧性明显改善增强。

关键词： 电弧增材   数值模拟   变形   应力  

摘要： 利用瞬态热源、热循环曲线、全热循环、固有应变4种算法,依次对电弧增材典型框体构件变形和应力进行模拟,分析不同算法下的预测精度与计算效率。研究结果表明:瞬态热源算法预测的最大变形位置为框体顶部4个边角处,应力主要集中分布在框体拐角及顶部区域,与实验结果吻合良好,特征点变形与应力的预测精度分别为96.59%与95.01%,计算时间为326 h;热循环曲线算法的预测精度与瞬态热源算法相当,但计算时间缩短至117 h,预测的变形云图及应力曲线与实验结果吻合较好;相较于前两种算法,全热循环和固有应变算法对特征点变形的预测精度较低,分别为85.68%和65.86%,预测的变形云图与实验结果存在较大差异,可信度较低,但计算时间分别缩短至4 h和2 h,效率显著提高。

关键词： 电弧增材制造   6061铝合金   微观组织   力学性能  

摘要： 采用电弧增材工艺研究了6061铝合金的组织特征与力学性能。试验比较了未锤击、电动与手动锤击对焊道的影响,并对各组试样进行组织观察、硬度测试和拉伸试验。结果表明,显微组织的比较中,手动锤击试样的晶粒细化程度优于电动锤击,而未锤击试样最差,组织细化程度呈现上部>中部>下部的趋势。硬度分析结果显示,手动锤击试样的硬度最高,其次为电动锤击,未锤击试样最低,硬度呈现上部>中部>下部的规律。在抗拉强度和塑性韧性分析中,手动锤击试样表现最好,电动锤击次之,未锤击试样最差。综上,在组织和力学性能方面,手动锤击优于电动锤击,电动锤击则优于未锤击。

关键词： 电弧增材制造   原位热轧   低合金钢   微观组织   力学性能  

摘要： 通过应用原位热轧辅助电弧增材制造技术,采用ER55-B2低合金钢焊丝对电动机轴进行增材再制造。这一技术路径旨在通过精确控制的电弧沉积与即时热轧处理,实现电动机轴性能的恢复与提升。通过单层和双层试样的对比研究,揭示原位热轧和热循环对低合金钢增材组织和力学性能的影响。结果表明:没有轧制时的组织主要为板条马氏体结构,轧制后的板条马氏体变得破碎和细化,在热循环的作用下可进一步转变为回火马氏体。双层轧制试样的奥氏体晶粒以等轴晶为主,并且有不连续动态再结晶的特征,相比单层轧制样品,原奥氏体平均晶粒尺寸从95.1μm显著降低至32.8μm。此外,在双层轧制样品沉积层的稀释区,显微硬度明显下降。经过轧制后的试样与未轧制的试样相比,抗拉强度从734MPa增加到856MPa,伸长率略微降低。

关键词： 丝材-电弧增材制造   2219铝合金   组织和性能   缺陷   后处理  

摘要： 电弧增材制造(WAAM)技术由于其在经济生产沉积率较高的大型金属组件方面的优势,在当代制造业受到越来越多的关注。高强度铝合金尤其是二系铝合金因其高比强度和优良的加工能力,而广泛应用于航空航天、军事和汽车工业。WAAM为生产大型高强度二系铝合金组件提供了一种有效的方法,并且相关领域正在迅速发展。综述了WAAM高强度二系铝合金在组织和性能、缺陷和后处理等方面的研究进展。研究结果在WAAM高强度二系铝合金的微观结构和力学性能方面是积极的。最后,在前人研究的基础上,概述了WAAM高强度二系铝合金的发展前景。