关键词： 数值模拟   气流场   保护气   电弧增材制造  

摘要： 为了研究GTAW电弧增材制造过程中的保护气流场模拟,建立了GTAW系统保护气三维物理模型,确定了保护气计算区域和边界条件。采用ANSYS Workbench的Fluent模块,对不同流速Ar的GTAW电弧增材过程保护气拖罩进行模拟,获得了增材过程中保护气的流场。结果表明:薄壁墙大部分区域能被浓度为80%以上氩气所覆盖,增加氩气流量虽然在一定程度上改善了氩气分布的范围和浓度,但并不能有效改善拖罩与喷嘴之间的氩气浓度。通过向下延长拖罩侧壁来改变氩气的流动方向,增加内部氩气的覆盖范围和浓度,有效解决了喷嘴与拖罩之间的氩气浓度较低的问题。对于拖罩部分的氩气应按自然对流传热进行处理,喷嘴部分的氩气应按照热对流系数为21.2824W/(m^(2)·K)的强制对流传热进行处理。

关键词： 电弧增材制造   工艺参数   工艺规划   发展趋势  

摘要： 电弧增材制造技术是采用电弧为热源,通过熔化金属丝材或粉末,逐层堆积出金属零部件的增材制造方法。工艺参数和工艺规划是影响电弧增材成形能力和成形质量的关键因素,为此,通过对电弧增材工艺参数的确定、常用增材金属工艺参数进行综述,总结了分层处理及路径规划处理种类,分析了各类别优缺点及适用场景,最后对电弧增材技术的未来研究方向进行了展望,并提出了一些建议。

关键词： 铝合金   电弧增材   工艺优化   智能控制  

摘要： 近年来,传统铝合金制造技术难以满足大型高精度复杂形状结构件要求。有着高沉积率、低成本等优点的电弧增材技术作为一种铝合金制造新方法,受到人们的广泛关注。基于国内外研究学者对于铝合金电弧增材技术的研究,采用文献归纳的方式,从铝合金电弧增材工艺优化和智能控制两个角度进行综述,其中工艺优化又包括加工参数优化、热处理工艺、施加辅助工艺和材料性能优化。此外,通过航空航天、船舶等多个领域的应用实例,展示了铝合金电弧增材技术多样的应用场景,为今后铝合金电弧增材的研究提供理论参考。

关键词： 电弧增材制造   叠层多晶结构   建模   激光超声检测  

摘要： 电弧增材制造金属内部晶粒组织不均、呈叠层分布。为探究该特性对超声波传播的影响,制备了多层多道电弧增材金属试样,采用金相分析获得试样各区域的晶粒尺寸和分布。提出了一种以晶粒尺寸和晶粒取向分布为特征的叠层多晶结构整体建模方法,建立了电弧增材金属激光超声有限元仿真模型,并开展了激光超声检测实验,获得了实际激光超声纵波信号,仿真结果与实验结果基本吻合。该研究为叠层各向异性多晶材料建模以及揭示电弧增材制造材料中超声传播规律提供了理论和方法指导。

关键词： TA15钛合金   电弧增材制造   显微组织   力学性能  

摘要： 采用CMT电弧增材制造技术制备TA15钛合金堆积体,并对其显微组织和拉伸性能进行研究。结果表明:CMT电弧增材制造TA15钛合金堆积体成形良好,沿高度方向的宏观组织为外延生长的粗大β柱状晶,显微组织主要由网篮组织、片层组织组成。CMT电弧增材制造TA15钛合金堆积体在水平打印方向与增材高度方向的抗拉强度和屈服强度相差小,但增材高度方向的断后伸长率则优于水平打印方向。

关键词： 电弧增材制造   ZL114A铝合金   热处理   第二相   耐蚀性能   固溶时间   共晶硅相   钝化能力  

摘要： 为了研究热处理工艺对电弧增材制造ZL114A铝合金耐蚀行为的影响,采用光学显微镜和附带能谱仪的扫描电子显微镜分析了第二相的形貌及成分,并采用电化学工作站测试了铝合金的腐蚀行为.结果表明:经过固溶和时效处理后,ZL114A铝合金的组织主要由α-(Al)基体、共晶Si和Mg 2Si相组成.当在540℃固溶处理时,随着固溶时间从2 h增加到14 h,合金中共晶硅相逐渐转变为球状.经过14 h的固溶处理后,合金表现出很强的钝化能力.合金经过时效处理后,随着时效时间从4 h增加到12 h,晶内析出的共晶硅和Mg 2Si相数量逐渐增多,合金耐蚀性能降低.

关键词： 5356铝合金   电弧增材制造   冷金属过渡加脉冲   微观组织   力学性能  

摘要： 目的研究5356铝合金在冷金属过渡+脉冲(CMT+P)工艺下不同区域的微观组织与力学性能,并分析不同区域的强塑性变化规律,探索微观组织对力学性能的影响,为提高CMT+P工艺下5356铝合金的力学性能提供新思路。方法利用CMT+P工艺在6061铝合金基板上成形5356铝合金试样,通过万能实验机、维氏硬度计、X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电子显微镜分析不同区域试样的拉伸性能、维氏硬度、物相分布、微观组织、断口形貌及第二相分布情况。结果堆焊试样沉积层宽度从底部区域到顶部区域逐渐增大,底部区域、中间区域、顶部区域的沉积层宽度依次为1.9、2.3、3 mm。顶部区域由等轴晶组成;中间区域由等轴晶和少量柱状晶组成;底部区域由柱状晶和细小等轴晶组成。平均晶粒尺寸从底部区域到顶部区域逐渐增大,底部区域、中间区域、顶部区域的平均晶粒尺寸依次为57、76、123μm。不同区域的试样均由α-Al基体和β(Al_(3)Mg_(2))相组成,与顶部区域和中间区域相比,底部区域析出相的数量更多且弥散更加均匀。堆焊试样顶部、中间、底部区域的强塑性高于垂直方向的强塑性,而底部区域的强塑性高于中间和顶部区域的强塑性,水平方向与垂直方向均为韧性断裂。底部区域的显微硬度最高(约95HV),顶部区域和中间区域的硬度值稳定在89HV左右。结论CMT+P电弧增材制造过程中的热积累效应是造成不同区域沉积层宽度和显微组织变化的重要原因。与顶部区域和中间区域相比,底部区域的晶粒尺寸最小,析出相数量最多并且弥散均匀。在细晶强化和析出相强化的作用下,底部区域的力学性能高于其他2个区域的。

关键词： 电弧增材制造   路径规划   封闭路径  

摘要： 在封闭路径的电弧增材制造过程中,往往会出现因焊道闭合处塌陷而影响增材过程稳定性的问题,因此采用了过度补偿的策略来解决增材引起的塌陷缺陷,从而提高增材制造成形质量。通过确定过度补偿距离,得到了弧坑长度和过度补偿距离的计算公式,根据补偿距离的计算公式进行了长方形路径和圆形路径的成形试验,验证了根据计算公式得到的结果是能够改善封闭路径搭接不平的缺陷,获得成形形貌良好的封闭路径。

关键词： 镁合金   电弧增材制造   成型质量   组织性能  

摘要： 镁合金作为最有发展前景的轻质结构材料之一,具有良好的铸造性、可加工性、生物相容性和优异的力学性能,已广泛用于汽车制造、航空航天以及生物医学等多个领域。随着轻量化发展,开发镁合金整体构件已成为其应用趋势。但是,整体构件通常具有规模大、结构复杂的特点,相较于传统制造工艺,电弧增材制造具有沉积速率高、成本低、材料利用率高等特点,为制备大型镁合金构件提供可能性。因此,镁合金电弧增材制造得到了不同程度的研究,本文主要从3个方面对镁合金电弧增材制造的研究进展进行综述。首先,介绍了电弧增材制造技术不同工艺方法;其次,介绍了镁合金电弧增材制造的研究现状包括成型质量和组织性能;最后,总结了镁合金电弧增材制造可能面临的挑战,为镁合金电弧增材制造技术的进一步研究与应用提供参考。

关键词： 316L不锈钢   电弧增材制造   拉伸试验   力学性能   显微组织  

摘要： 丝材电弧增材制造(WAAM)技术具有沉积效率高、制造周期短、成本低以及尺寸限制小等优点,适用于结构工程领域大型金属构件的制造。针对316L奥氏体不锈钢材料,采用冷金属过渡电弧增材制造工艺(CMT-WAAM)制作了3种打印方向、2种打印厚度和3种取样方向的12组共36个试样。通过拉伸试验和统计分析,研究了材料的应力-应变曲线、主要力学性能指标及各向异性,并与已有文献的试验结果及相关标准中的数据进行了对比分析。进而通过扫描试验和金相分析,分析了材料断口形貌特征、金相显微组织及生成机理。结果表明:不同打印方向的沉积板沿纵向、横向和对角线等3个方向的力学性能有所差异,水平长边和竖直长边打印的沉积板均表现出显著的各向异性,而竖直短边打印的沉积板各向异性并不明显;随着打印厚度的增大,竖直短边打印的沉积板的各向异性趋于明显,但其力学性能基本都满足规范相关要求;断口表面存在大量均匀分布的等轴韧窝,断裂方式为韧性断裂;当产生位错滑移时,沉积板不同方向的晶界阻碍程度差异会引起其力学性能的各向异性。