关键词： 冷金属过渡   电弧增材制造   沉积路径   显微组织   硬度  

摘要： 在不同沉积路径下采用冷金属过渡电弧增材制造技术制备了H13钢成形件,基于热-弹塑性有限元法对成形件的热历程进行了分析,并通过试验研究了成形件的显微组织和硬度。结果表明:同向和双向路径沉积得到5层单道和单层5道成形件的热历程基本一致,双向沉积5层单道成形件第3层中间点的峰值温度远高于双向沉积单层5道成形件第3道中间点,5层单道成形件的热累积效应更明显;5层单道成形件的板条状马氏体组织比单层5道成形件的粗大;同向沉积5层单道成形件在同一高度上的硬度略高于双向沉积成形件,同向沉积和双向沉积单层5道成形件在水平方向的硬度分布基本相同,5层单道成形件的平均硬度略低于单层5道成形件。

关键词： 电弧增材制造   铝合金   相变特征   冶金缺陷  

摘要： 电弧增材制造因其独特的无模壳快速近净成形特点而备受关注,有望成为突破铝合金材料研发与工业应用瓶颈的先进制造技术。电弧增材技术在传统电弧焊接的基础上发展而来,二者均以高能电弧为热源、以金属丝材为原材料进行成形。本文综合分析了电弧增材制造工艺与设备研发现状、凝固与固态相变特性、显微组织特点、冶金缺陷概况以及力学性能特点,论述了热丝及多丝增材制造技术前景和电弧增材制造独特的成形方式与相变显微组织特征。针对电弧增材制造铝合金制造精度及稳定性较差、气孔及热裂缺陷严重、材料力学性能优势不突出的问题,提出了电弧增材制造专用设备开发、熔丝累加快速凝固冶金缺陷控制专用方法研发、专用材料成分及显微组织设计、专用热处理工艺制定等发展方向,为加快电弧增材制造铝合金高端化、定制化、专属化发展提供重要参考。

关键词： Ti-6Al-4V合金   电弧熔丝增材   力学性能   调控工艺  

摘要： Ti-6Al-4V钛合金具有密度低、高温下组织稳定、强度高的特点,被广泛应用于机翼翼梁、起落架支撑肋等航空工业关键零部件的制造。电弧熔丝增材技术研究始于20世纪80年代,该技术具有成型效率高、原材料利用率高、设备简单等优势。目前,学界对Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材技术开展了广泛研究并已取得一定成果。笔者综述了电弧熔丝增材制造技术的发展历史及研究热点,并整合了国内外Ti-6Al-4V合金电弧熔丝增材技术的最新研究及应用情况,对电弧熔丝增材制造Ti-6Al-4V合金的组织性能特性及调控工艺进行了总结与展望。

关键词： 电弧增材制造   试制件   热处理   机加工性能   应用试验  

摘要： 采用电弧增材制造技术制备了超低碳中合金钢火炮零件,对其进行了正火、高温回火和调质处理以及切削加工试验和功能性应用试验,并与45CrNiMoVA钢锻件作了对比。结果表明:电弧增材制造的零件表面较粗糙,低倍组织符合要求;零件热处理后强度和塑性达到了45CrNiMoVA钢锻件的水平,但常温和低温冲击韧度较差;零件切削加工性能良好,但难以通过热处理达到局部高硬度;零件能满足功能性使用要求。

关键词： 电弧增材制造   铝合金   变形   有限元  

摘要： 构件变形控制是电弧增材制造技术面临的关键问题之一,采用有限元计算方法对铝合金电弧增材制造筒形构件的变形特点进行了研究,建立了基于移动热源法的热-弹-塑性顺序耦合模型,从变形过程和最终变形两方面分析了筒形构件变形演变规律。结果表明,铝合金筒形构件变形主要表现为基板的翘曲和筒体的径向变形,轴向和周向变形可忽略不计。筒体上每一点的变形过程与温度循环变化趋势相对应,可以分为热累积、热平衡及最终冷却3个阶段。圆筒的最终径向变形在高度方向上呈现非均匀分布特征,最大变形位于筒体中上部。有限元计算的变形分布规律与试验测量结果一致,最大变形量偏差为15%,所建立的有限元计算模型可以准确地预测筒形构件的变形特点。

关键词： 316L不锈钢   电弧增材制造   工艺优化  

摘要： 以316L不锈钢为研究对象,采用冷金属过渡焊技术(Cold Metal Transfer,简称CMT)制备316L不锈钢熔覆层,对160 A,0.7 m/min和180 A,0.7 m/min 2种不同工艺参数,平行堆积和交叉堆积2种制造路径的成形部件进行性能测试研究。结果表明,采用这2种工艺参数成形的试件,抗拉和冲击性能相近,优先采用160 A,0.7 m/min参数。平行堆积打印试件综合性能优于交叉堆积打印试件的,固溶处理后,平行堆积打印试件性能符合NB/T 47010—2017中S31603锻件拉伸和冲击性能要求。

关键词： Al-Zn-Mg-Cu合金   增材制造   孕育剂   晶粒细化   SiC  

摘要： Al-Zn-Mg-Cu合金以其高比强度、优良的导热性与耐腐蚀性常用于航空航天、汽车等领域,采用电弧增材制造并探索添加孕育剂的作用对于改善高强铝合金性能、促进其工程应用具有重要意义。本研究采用Al-Zn-Mg-Cu合金焊丝进行GMAW电弧增材制造,通过添加SiC颗粒改善构件微观组织及力学性能,并对比了微米级与纳米级SiC颗粒作用效果。结果表明,常规Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材沉积件微观组织有明显分层现象,随着沉积层数增加,热量累积,晶粒变得粗大且向着柱状晶的形态转化。而SiC的加入抑制了微观组织向柱状晶转变的趋势,使沉积件整体微观组织分布更加均匀,同时晶粒平均尺寸整体由94.57μm可细化至59.3μm,细化程度为37.29%,局部最高可细化44.26%。在力学性能上提高了Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材沉积件的硬度,由HV112提升至HV120,提升程度约7.14%,且硬度波动变化减小。另外,SiC颗粒的添加提高了Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材沉积件的强度与韧性。整体上看,与添加微米级SiC颗粒相比,添加纳米级SiC颗粒Al-Zn-Mg-Cu合金电弧增材制造得到的构件微观组织更加均匀细小,力学性能更加优越。

关键词： 电弧增材制造   电气控制   模拟量控制  

摘要： 在老旧数控铣床改造为电弧增材制造机床过程中,系统研究了基于PMAC Clipper卡、S7-200 Smart PLC、交换机、计算机的电气控制与策略,分析了采用RS485通讯和模拟量实现焊机控制的优缺点,并分别通过两种模式制备了低碳钢零件和铝镁合金零件。设计了基于HCNR201线性光耦的双通道电压采集模块,实现了堆积过程中焊接电流与电压的精准同步采集,所设计的电弧增材制造机床成形金属零件效果良好,采集的电流电压波形精准清晰,达到了设计目的。

关键词： 镍基合金   电弧增材制造   力学性能   微观组织  

摘要： 采用基于熔化极气体保护焊的电弧增材制造(GMAW-WAAM)技术制备了GH3039薄壁件。利用光学显微镜(OM)、显微硬度仪和拉伸试验分析了薄壁构件的组织和性能。结果表明,采用GMAW-WAAM制备的GH3039构件组织致密、无气孔或裂纹等缺陷。合金的显微组织主要由高度方向生长的粗大柱状晶和层间细小晶粒构成。沉积态合金具有较好的室温和高温性能:室温抗拉强度为519~540 MPa,断后延伸率为35.9%~39.6%;800℃抗拉强度为189 MPa,断后延伸率为35.4%。本研究验证了采用GMAW-WAAM技术制备GH3039部件的可行性。

关键词： 冷金属过渡   电弧   增材制造   研究进展   表面成形质量   内部冶金缺陷   微观组织  

摘要： 针对冷金属过渡(CMT)电弧增材制造技术存在的表面成形质量差、制件内部易形成孔隙等冶金缺陷、微观组织与性能调控困难等问题,从控形与控性两个方面出发,对CMT电弧增材制造技术研究进展进行了综述。首先,对CMT技术的原理及特点进行了分析与梳理;然后,对CMT电弧增材制造技术在“形”与“性”方面的调控方式进行了总结,具体阐述了制件的表面成形质量、内部冶金缺陷、微观组织与性能3个方面的调控方式;最后,通过对现有调控方式的局限性进行了分析,提出了CMT电弧增材制造技术的未来发展趋势。研究结果表明:未来CMT电弧增材制造技术的发展趋势包括:(1)“形”与“性”协同控制与优化;(2)CMT电弧增材制造难焊材料及复合材料;(3)调控方式的理论机制规律。