关键词： 电弧增材制造   Al-Cu-Mg-Ag合金   热处理   显微组织   力学性能  

摘要： 电弧增材制造技术可以缩短生产周期,降低成本,实现铝合金的快速成形,但存在结构内部含有较多气孔及晶粒粗大的问题。热丝辅助电弧增材制造(HWAAM)可以有效降低气孔率和细化晶粒,进一步提高电弧增材制造Al-Cu-Mg-Ag合金的性能。采用热丝电弧增材制造技术制备了Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金,利用拉伸试验、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等实验方法,研究了电弧增材制造Al-Cu-Mg-Ag铝合金的气孔缺陷、显微组织和力学性能。结果表明,与冷丝成形合金相比,热丝辅助电弧增材制造Al-Cu-Mg-Ag合金气孔率降低25%,气孔球形度增加,空间分布较为均匀;同时晶粒尺寸降低30%,晶粒形貌趋于等轴晶化。冷丝结构件抗拉强度为218 MPa,屈服强度为134 MPa,延伸率为3.2%,使用热丝电弧增材制造后,力学性能提高,其抗拉强度提升至242 MPa,屈服强度提高至148 MPa,延伸率4.2%。最后,分别采用固溶+时效和人工时效热处理工艺,进一步改善了热丝辅助成形Al-Cu-Mg-Ag合金的力学性能。固溶与时效热处理后抗拉强度达到368 MPa,延伸率下降至0.5%,时效热处理后强度达到297 MPa,延伸率2.1%。

关键词： 电弧增材制造   热锻模   往复磨损  

摘要： 目的研究工艺参数、搭接区域对熔覆层组织和性能的影响以及磨损性能的各向异性。方法在H13基板上分别制备单道多层和多道多层熔覆层。对熔覆试样进行2次高温回火,分别对单道多层和多道多层试样的搭接区与非搭接区进行往复磨损实验。研究多道多层试样平行和垂直于扫描方向熔覆层的磨损性能,结合金相组织,讨论磨损性能与组织的关系。结果熔覆层的组织为回火马氏体+残余奥氏体+粒状碳化物。与扫描速度8 mm/s相比,扫描速度10 mm/s时熔覆层的残余奥氏体含量更高、硬度更低、磨损轮廓更大。与非搭接区相比,搭接区组织更为粗大、摩擦因数表现更不稳定、磨损轮廓更大。与平行扫描方向相比,垂直于扫描方向的试样摩擦因数更稳定、磨损轮廓尺寸更小。结论扫描速度8 mm/s时的单道多层熔覆层的磨损性能优于扫描速度10 mm/s时的;多道多层熔覆层搭接区的磨损性能比非搭接区的磨损性能差,与平行扫描方向相比,垂直扫描方向的熔覆层磨损性能表现较佳。

关键词： Al-Cu-Mg合金   电弧增材制造   显微组织   力学性能  

摘要： 采用电弧增材制造工艺制备了三元Al-Cu-Mg(2024)铝合金成形试样,并对试样的晶粒形貌、物相组成、元素分布与力学性能进行研究。结果表明,2024铝合金成形试样宏观上表现出层状特征,单一沉积层可以分为层间区域与层中区域2部分,晶粒形貌由层中区域的等轴晶转变为层间区域的柱状晶;成形试样微观组织主要包括α-Al、θ-Al_(2)Cu与S-Al_(2)CuMg相;由于增材制造非平衡凝固过程,成形试样出现元素偏析,层中区域Mg元素在Al基体中均匀分布;电弧重熔作用下,层间区域元素偏析严重,Cu元素以共晶组织的形式在晶界偏析,Mg元素出现局部富集;成形试样的平均抗拉强度、屈服强度与断后伸长率分别为(323.5±6.6)MPa、(178.7±6.2)MPa和(9.03±0.67)%,高于铸造退火态2024铝合金的力学性能;由于微观组织的不同,层中区域与层间区域出现不同的裂纹扩展行为,层间区域裂纹沿着共晶组织分布路径扩展,表现为沿晶断裂,层中区域裂纹扩展模式变为穿晶断裂。

关键词： 电弧增材   工艺方法   成形精度  

摘要： 简述增材制造技术的原理、分类及特点,从电弧增材制造技术的工艺方法、工艺参数对成形的影响、工艺辅助手段三个方面综述了国内外的最新研究进展以及当前研究中存在的问题与不足。最后结合当前研究现状,对存在成形件精度不高、组织不致密、力学性能各项异性等问题,提出电弧增材制造未来研究方向。

关键词： duplex stainless steel   wire arc additive manufacturing   bead forming   prediction model   neural network  

摘要： Duplex stainless steel was formed through welding wire and arc additive manufacturing(WAAM)using tungsten inert *** effects of wire feeding speed(WFS),welding speed(WS),welding current,and their interaction on the weld bead width and height were ***-propagation(BP)neural network algorithm prediction model was established by taking the bead width and height as the output layer,and the network weight and threshold values were optimized using the particle swarm optimization(PSO)algorithm to obtain the prediction model of bead width and *** predicted results were verified by *** show that the weld bead width increases with the increase in WFS and the welding current and decreases with *** smaller the WFS,the faster the WS,which is beneficial for the generation of equiaxed *** smaller the welding current,the faster the cooling speed of the metal melt,which is conducive to the formation of *** interaction among WS,wire feed speed,and welding current has a significant effect on the bead *** weld bead height is positively correlated with the wire feed speed and negatively correlated with the WS and *** interaction between the wire feed speed and WS is *** optimized WAAM process parameters for duplex stainless steel are a wire feed speed of 200 cm/min,WS of 24 cm/min,and welding current of 160 *** maximum error of the BP neural network in predicting the weld bead width and height is 7.74%,and the maximum error between the predicted and experimental values of the BP-PSO neural network is 4.27%.This finding indicates that the convergence speed is fast,improving the prediction accuracy.

关键词： 铝合金   电弧熔丝增材制造   气孔   裂纹   冶金缺陷  

摘要： 电弧熔丝增材制造(WAAM)已成为装备制造领域的重要发展方向之一,通过电弧加热熔化金属丝材,可在预设路径上逐层叠加堆积完成三维实体金属构件的增材制造成形,具有效率高且成本低的优点,尤其适合大尺寸铝合金构件的一体化增材制造成形。但由于铝合金固有的冶金行为特征,电弧熔丝增材制造中易出现冶金缺陷,如气孔、裂纹等问题,较大程度限制了产品力学性能的进一步提升,也严重制约了铝合金电弧熔丝增材制造技术的高效高质量发展。本文主要综述了电弧熔丝增材制造铝合金的气孔、裂纹等冶金缺陷问题,总结了缺陷形成机理、影响因素和抑制措施等方面的研究进展,并对铝合金电弧熔丝增材制造技术的未来发展方向进行了展望。

关键词： 镁合金   钨极氩弧焊   响应曲面法   成形特征   电弧增材制造  

摘要： 针对AZ31B镁合金多道增材成形中尺寸精确控制的问题,定义了表面平整度、波峰平均高度差和波峰平均高度来表征摆动钨极氩弧多道增材层的成形特征,采用响应曲面法建立了摆动参数与多道增材层成形特征参数之间的回归模型,分析了摆动参数对成形特征参数的影响规律,并对通过模型优化得到的摆动参数进行了实际验证。建模与实验结果发现:表面平整度在摆动参数交互作用的影响下呈现先增大后减小的变化趋势;当偏移量大于11 mm时,摆动幅度小于3 mm、停留时间小于0.3 s和行进速度大于30 cm/min都能使波峰平均高度差趋于最小;波峰平均高度受停留时间和偏移量的影响最显著。回归模型优化获得的最佳摆动参数为:摆动幅度2.56 mm、摆动频率2.5 Hz、停留时间0.3 s、行进速度30 cm/min和偏移量11.46 mm。采用该参数获得的多道增材层各成形特征参数分别为:表面平整度0.98,波峰平均高度差为0.03 mm仅占波峰平均高度的1.07%,波峰平均高度为(2.80±0.02)mm与目标值间的误差仅为0.71%,多道增材层的成形得到优化。

关键词： 电弧增材制造   数值模拟   熔池流动   传热传质   焊道形貌  

摘要： 通过数值模拟研究了不同送丝速度下电弧增材制造单道熔积成形过程中的传热传质及熔池流态,分析了送丝速度对焊道形貌的影响.结果表明,当送丝速度较小时,基板接受的电弧热较多,熔池的熔深较深且流动性较强,成形焊道较宽且高度较低;随着送丝速度的增大,熔融金属向上堆积,熔池体积增加,送丝速度达到一定值时,电磁力与表面张力达到动态平衡,熔深与焊道高度接近;当送丝速度较大时,液态金属对流减弱,熔深较浅,在表面张力的作用下,熔池边缘收缩导致焊道隆起.模拟与试验结果吻合较好,研究结果可以为GTAW电弧增材技术的工艺参数调控提供理论依据.创新点:通过数值模拟方法探究了送丝速度影响电弧增材制造熔池传热与流动,以及焊道成形的作用机理.

关键词： CMT电弧熔丝   增材制造   Inconel 625合金   固溶处理   Laves相  

摘要： 对冷金属过渡(CMT)的电弧熔丝增材方法制备的Inconel 625合金试样进行不同温度的固溶处理.研究了固溶处理对所制备的Inconel 625合金的微观组织和力学性能的影响规律.结果表明,沉积态主要为沿沉积方向生长的柱状枝晶,基体组织主要为γ奥氏体相,在晶粒内和晶界上呈块状或链状分布着大量第二相Laves相以及微小MC颗粒.固溶温度低于1000℃时,Laves相和碳化物溶解缓慢,此时固溶处理对合金组织性能的影响较小;当固溶处理温度增加至1200℃时,第二相碳化物溶解,晶粒剧烈长大,并出现大量孪晶界,合金的硬度和抗拉强度有一定程度下降,屈服强度显著下降,断后伸长率显著提升.创新点:(1)研究了热处理工艺对CMT电弧熔丝增材Inconel 625合金组织与性能的影响.(2)阐明CMT电弧熔丝制备Inconel 625合金经过不同温度固溶处理的组织演变规律.

关键词： 脉冲TIG增材制造   960高强钢   宏观和微观结构   熔滴过渡   力学性能  

摘要： 采用直流和脉冲直流钨极惰性气体保护焊(Tungsten Inert Gas Welding,TIG焊)电弧沉积工艺来制造960高强钢薄壁构件。通过对比分析两种沉积方法,系统研究了不同工艺因素对沉积热过程中熔滴过渡和熔池稳定性的影响,探讨了沉积与结合层微观组织和力学性能的演化规律,为脉冲TIG(Pulsed-TIG)技术的工程应用提供有益参考。结果表明,直流TIG-WAAM(Wire arc additive manufacturing)和脉冲直流TIG-WAAM(Pulsed-TIG-WAAM)工艺下,构件整体成形过程相对稳定,脉冲直流沉积构件的焊道高宽比相对较低,加入脉冲后沉积层变得更为扁平,有利于沉积过程中熔池保持稳定,提高成形精度。沉积层自下而上的微观组织分布较不均匀,底层为细小奥氏体晶粒,中层为粗大等轴晶,顶层为奥氏体组织。脉冲的引入有效改善了组织均匀性,回火马氏体组织的形成提高了材料的塑性和韧性。直流TIG-WAAM和脉冲直流TIG-WAAM熔滴过渡模式分别为大滴过渡和细滴过渡,过渡频率分别为5.24 Hz和9.17 Hz。脉冲条件下的细滴过渡模式更有利于保证整个沉积过程的热稳定性、构件成形精度和工艺稳定性。