关键词： 90°弯管   电弧增材   全位置   波纹管联轴器  

摘要： 针对工业输送管道用小口径90°弯管内壁保护金属层,增材施工难度大、现有设备的焊枪难以无干涉地伸入弯管内部进行电弧增材等问题,设计一套新式环保的小口径弯管内壁自动电弧增材设备。设备巧妙地运用波纹管联轴器机构将焊枪喷嘴与机架连接固定,通过固定在双轴变位机上的弧形焊枪套,使焊枪喷嘴与弯管内壁形成3个自由度的回转变位,进而实现弯管全位置电弧增材。该设备可适应不同口径弯管的内壁电弧增材,生产成本低,工作效率高,且熔敷金属层与基板熔合良好,致密性高,无气孔和夹渣等缺陷。

关键词： 冷金属过渡   电弧增材制造   钛/铝异种材料   中间层   成形与组织  

摘要： 针对钛/铝异种材料构件的高质量制备需求,采用基于冷金属过渡(CMT)技术的电弧增材制造(WAAM)方法制备出添加Nb中间层的钛/铝构件,研究了铝合金熔敷送丝速度对构件成形与组织的影响规律。结果表明,随着铝合金熔敷送丝速度由3 m/min提高至5 m/min,一个CMT周期内的峰值阶段持续时间延长,热输入增大,铝合金熔敷层宽度增加;送丝速度为3 m/min和4 m/min时,在铝合金熔敷层与钛合金熔敷层之间均剩余了一层纯Nb中间层,在Al/Nb界面处分别形成了厚度约为0.8μm和2.0μm的AlNb反应层;送丝速度为5 m/min时,Nb中间层和部分钛合金熔敷层发生了熔化,形成了Ti-Al, Al-Nb和Ti-Cu等多种脆性金属间化合物。选择4 m/min送丝速度进行铝合金熔敷,可以获得具有较好成形和组织分布的添加Nb中间层钛/铝异种材料构件。

关键词： 倾斜结构   电弧增材制造   倾斜角度   偏移量   工艺建模  

摘要： 现有薄壁倾斜件增材成形多以直壁件参数为指导,易出现成形质量低、形貌难控制等问题,本文提出单层等距偏移法,对倾斜结构件进行脉冲电弧增材研究。主要分析工艺参数对极限倾斜成形能力的作用机理,用响应面法建立峰值电流、焊接速度等工艺参数与倾斜结构形态的数学模型,深入解析工艺参数对倾斜成形角和有效壁厚的影响规律。结果表明:增大热输入和送丝量能提高自支撑极限成形能力,单层偏移量最大可达1.2 mm、极限成形角度最小为16.72°。偏移值与送丝速度的交互作用对倾斜件成形角和有效厚度的影响最显著;当送丝速度较小时,增加偏移值可增大成形角度范围。成形变曲率中空筒形件,对比试验误差小于6%,证明模型有效。

关键词： 难熔高熵合金   电弧增材制造   力学性能   合金材料  

摘要： 电弧增材制造技术以其成形速度快、材料利用率高、生产成本低等优势,在航空航天、船舶制造、汽车工业等领域已取得广泛应用。文章采用电弧增材制造技术制备了WNbMoTaTi难熔高熵合金,并通过维氏硬度计、Gleeble 3500热模拟试验机研究WNbMo-TaTi难熔高熵合金硬度及高温压缩性能。结果表明,WNbMoTaTi难熔高熵合金堆焊层具有较高的维氏硬度,平均硬度为610 HV_(0.2)。在500℃时,其压缩强度为629 MPa,断裂应变为2.1%;在1000℃时,其压缩强度为602 MPa,断裂应变为4.9%。

关键词： 逆向成形   电弧增材制造   工艺参数   表面质量   函数模型  

摘要： 目的 建立一种基于逆向成形的电弧增材制造表面质量评价方法,研究工艺参数对电弧增材表面质量的影响。方法 依据最小误差原则选用合适的函数建立理想模型,逆向成形各电弧增材试样并得到提取模型,比较提取模型与理想模型的差异,定量描述电弧增材试样表面的成形质量,分析电弧增材试样中缺陷出现的原因,评估各工艺参数对电弧增材试样表面质量的影响。结果 随着工艺参数的改变,电弧增材试样的宽度减小,高度增加,试样的标准偏差值在1.95~2.15之间,均平方根值在2.4~2.9之间。工艺参数经优化后,试样的标准偏差值和均方根值分别减小到1.738和1.878。结论 送丝速度和成形速度的匹配程度对电弧增材表面质量有较大影响,实际成形中出现的非理想情况在此方法的计算结果中均可得到反映,与实际成形情况较吻合。

关键词： 电弧增材制造   2319铝合金   钇   显微组织   力学性能  

摘要： 以不同钇含量的2319铝合金丝材为原材料,采用基于冷金属过渡的电弧增材制造工艺(wire arc addictive manufacturing,WAAM)制备2319铝合金,研究了钇含量对WAAM 2139铝合金的显微组织及力学性能的影响.结果表明,添加Y元素可明显细化直接沉积态WAAM 2319铝合金的晶粒,细晶强化及第二相强化作用显著,间接影响了时效过程析出的二次析出相θ′的数量,同时,未对直接沉积态WAAM 2319铝合金中气孔缺陷的大小、分布产生显著影响.随着钇含量的增加,合金凝固过程含钇化合物在晶粒交汇处偏析程度增大,使得合金成分过冷度减小,导致WAAM 2319铝合金的晶粒尺寸呈现先减小后增大的趋势,抗拉强度和屈服强度呈现出先上升后下降趋势,断后伸长率逐渐下降.当钇含量为0.15%时,WAAM 2319铝合金表现出最优的力学性能,即抗拉强度484 MPa、屈服强度348 MPa和断后伸长率10.5%.

关键词： 丝材电弧增材制造   近净成形   熔池动态行为   稳定性控制  

摘要： 金属电弧增材制造是一种高效、低成本的快速净成形工艺,非常适合大尺寸金属零部件的整体成形制造。但电弧增材过程中热积累、散热边界条件及沉积层表面状态等非平衡时变使得成形件尺寸精度较低,直接影响沉积件的工程化应用。为此,本文以电弧增材成形过程稳定性控制为考察对象,详细调研分析了国内外相关研究机构的研究成果与技术优势,归纳总结了通过提高电弧增材成形过程稳定性来提高尺寸精度和表面质量需解决的关键科学技术问题,并讨论了以控制电弧增材成形过程稳定性提升成形精度的研究发展方向,以期为电弧增材过程稳定性调控和提高成形尺寸精度提供参考。

关键词： 高强钢   电弧增材制造   显微组织   力学性能   断口形貌  

摘要： 利用电弧增材制造技术制备了高强钢薄壁墙试样。分析评价了高强钢电弧增材制造试样的显微组织和力学性能。结果显示:在成型制造过程中有较小的飞溅产生的固体小颗粒,成形外观形貌质量良好;试样金相组织主要为块状和针状铁素体+粒状贝氏体,金相结果可以看出试样内部结构无明显缺陷;试样横向和纵向截面的平均显微硬度分别为321 HV_(0.2),338HV_(0.2),试样的力学性能优良,横向抗拉强度927 MPa,屈服强度829MPa,伸长率16.8%,25℃夏比冲击值51 J,纵向抗拉强度915MPa,屈服强度764MPa,伸长率14.1%,25℃夏比冲击值63 J;拉伸、冲击试样断口形貌图中充满了均匀分布的韧窝,表现为典型的韧性断裂。

关键词： 电弧增材制造   典型构件   基板厚度   热应力变形   有限元分析  

摘要： 电弧增材制造(Wire and arc additive manufacturing,WAAM)具有材料利用率高、成形效率高、设备成本低的特点,已经成为一种重要的金属增材制造技术。但是,WAAM熔池大、热输入高、制造的金属零件几何精度低已经严重制约了该技术的进一步应用。以有限元分析为手段,建立了WAAM的热应力仿真模型,并对3种典型结构的WAAM热应力演化规律进行了研究,重点分析了基板厚度对热变形的影响规律,发现:与后续沉积层相比,第一层对构件整体热变形的影响最大;增加基板厚度不仅可以提高刚度,增加约束,而且能强化散热,降低热累积,对减小成形件最终变形和残余应力非常有利;对于矩形框构件来说,基板结构和约束方式对成形件热应力变形演化行为有较大影响。

关键词： TC4钛合金   电弧增材制造   置氢处理   组织演变  

摘要： 研究了置氢0.55%(质量分数)的电弧增材制造TC4钛合金经过Hydrovac(HVC)氢化处理后组织的演变规律。结果表明,电弧增材制造技术制备的TC4钛合金,组织形貌为粗大的柱状β晶,且晶粒内部为片层α集束。经过置氢处理后,由于氢的扩散和对晶界腐蚀的作用,使β晶内部片层α集束变得更加细小,且有氢化物产生。随后在温度810℃下对置氢钛合金进行淬火,组织中生成了α′、α″和亚稳相β_(M)。并在后续的时效除氢过程中,随着马氏体、亚稳相和氢化物的分解,使钛合金组织中柱状β晶内的片层α晶粒得到显著细化,形成交错分布的细针状组织。