关键词： 电弧熔丝   增材制造   不锈钢   缺陷  

摘要： 通过电弧熔丝增材制造方式,采用08Cr19MnNi3Cu2N低镍高氮奥氏体不锈钢焊丝进行沉积,观察块体的内部缺陷,且根据不同缺陷的特点进行分类,并从成形工艺稳定性、层间热积累、氧化和层间道次位置匹配等角度分析造成各类缺陷的原因,最后结合液态金属流动机理、凝固理论和实际的沉积情况提出改善节镍不锈钢块体沉积过程中的控制要点和解决办法,为大型复杂结构不锈钢材料的电弧熔丝增材制造的缺陷控制提供参考。

关键词： 不锈钢   增材制造   微观组织   各向异性  

摘要： 为了研究316L不锈钢电弧增材制造结构的微观组织和力学性能,开展熔化极惰性气体保护电弧增材制造试验,采用焊道成形试验优化工艺参数,制造26层的墙体试件,观察外观成形并分析微观组织,测试了水平方向和纵向的强度和塑性,结果表明,墙体宽度均匀而且表面平整度较好。微观组织的金相分析表明,层内部在纵向方向上分为热影响区、中心区和重熔区,3个区的晶粒生长方向基本一致,但是晶格类型和晶粒尺寸存在差异。合金元素在3个区的分布不均匀,δ铁素体的含量也不相同。晶粒生长的方向性和层内部的不均匀性导致力学性能存在各向异性。水平方向试件的平均抗拉强度比纵向试件高51 MPa;水平方向试件的平均断裂延伸率为43.7%,而纵向试件的平均断裂延伸率为47.3%。

关键词： 电弧增材制造   工艺参数   表面品质   函数模型  

摘要： 设计并制作了一套电弧增材制造设备,研究了工艺参数对电弧增材制造零件表面品质的影响。结果表明,当电流为100 A,送丝速度为1881 mm/min,成形速度为99 mm/min,氩气流量为5 L/min时,成形的单道单层表面品质良好。利用田口方法,分析了电流、成形速度、送丝速度和氩气流量对其单道单层宽度和高度的影响。通过拟合分析,建立了电弧增材制造单道单层轮廓的函数模型。

关键词： 电弧增材制造   数值模拟   镍基合金   残余应力   变形  

摘要： 采用Simufact Welding软件建立电弧增材制造GH4169镍基高温合金的有限元模型,对该模型进行了试验验证,模拟分析了不同沉积路径(单向沉积、往复沉积)和不同层间冷却时间(0,60,120 s)下多层单道成形过程中的热力场及变形量。结果表明:模拟得到电弧增材制造过程中的热循环曲线和残余应力与试验结果相吻合,相对误差分别小于9%和3%,验证了该模型的准确性;与单向沉积路径相比,往复沉积路径可以改善成形件热分布和应力场分布的均匀性,应力场和热积累的影响范围较小,温度和残余应力较低,变形对称性较好;随着层间冷却时间的延长,热积累、残余应力和变形量均降低,但降低幅度逐渐减小。采用往复沉积路径且层间冷却60 s时,电弧增材制造GH4169镍基高温合金的成形质量较好。

关键词： 增材制造   光谱分析   温度场  

摘要： 针对电弧增材制造构件成形过程中的热量累积问题,利用光谱分析的方法计算了非熔化钨极惰性气体保护电弧焊(TIG)电弧增材热源的温度场。利用基于高速摄影的光谱采集系统获取增材电弧的特征谱强度分布,提出了基于标准温度法计算非对称增材电弧温度场的模型,并利用Boltzmann法对其进行了验证。结果表明两种方法的计算结果具有较好的一致性。增材电弧中焊丝减小了电弧单侧的半径,并造成电弧温度降低300 K左右;增材一层电弧中心温度达到19500 K,增材11层电弧中心温度达到18000 K;随着增材层数的增加,由于构件的热累积及构件形态的变化均使得产生带电粒子所需的能量减少,从而使得电弧产热减少,电弧温度逐渐降低。

关键词： 冷金属过渡   电弧增材制造   强制限位冷却   沉积区间   凝固过程  

摘要： 目的针对冷金属过渡(CMT)电弧增材制造过程中不稳定气流环境造成的熔池流动不均、墙体成形异常以及墙体内部气孔过多和晶粒粗大的问题,研究增强沉积墙体组织性能的工艺。方法开发了CMT电弧增材制造强制限位冷却工艺,通过控制电弧增材制造的沉积区间和凝固过程,来改善沉积墙体的结构性能。结果沉积墙体平均沉积速度由0.120 mm/s升到0.149 mm/s,材料利用程度由78.2%升到83.2%,孔隙率由2.15%降到1.06%,平均晶粒度由15.7μm降到13.3μm。同时提高了沉积墙体的韧性,沉积墙体横向平均极限拉伸强度由157 MPa升到179 MPa。结论CMT电弧增材制造强制限位冷却工艺制造的沉积墙体在沉积速度和材料利用程度方面有了相应提高,同时强制限位冷却工艺改善了沉积墙体的结构性能,这对增材制造具有一定的指导意义。

关键词： 阳极钢爪   电渣熔铸焊   电弧增材   焊接修复  

摘要： 本文检索了近十年阳极钢爪修复技术的相关论文和专利,并详细阐述了阳极钢爪修复新技术的技术原理、实施方案及其优缺点。结果表明,阳极钢爪修复新技术主要为电渣熔铸焊、重熔铸造、圆钢置换、原位自蔓延焊和电弧增材等修复技术,均能实现阳极钢爪的全截面修复,解决传统围焊法修复接头压降大的难题;电渣熔铸焊和重熔铸造设备投资大,限制其推广应用;圆钢置换修复的关键在于圆钢棒与残余钢爪的连接方法;原位自蔓延焊效率高,适宜的自蔓延焊剂可获得高质量修复区;电弧增材修复效率高、自动化程度高,修复钢爪强度高、电阻率低,综合修复成本低。

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

摘要： 采用CMT电弧增材制造技术打印了2319铝合金构件,采用差式扫描量热分析(DSC)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和万能拉伸试验机等方法研究了固溶处理对电弧增材制造铝合金的显微组织与力学性能的影响。结果表明:试验用合金过烧温度约为550.5℃,随着固溶温度的升高,抗拉强度呈先上升后下降的趋势。固溶温度一旦超过过烧温度时,伸长率迅速下降。随着固溶时间的增加,抗拉强度和伸长率都逐渐上升。在540℃/5 h的固溶条件下,T6时效态后的合金抗拉强度为499 MPa,伸长率为17.52%,相比沉积态,合金的抗拉强度提高了约114%,伸长率下降了约14%。

关键词： 金属间化合物   增材制造   脱合金化   AA2024铝合金   局部腐蚀  

摘要： 研究了电弧增材制造 (WAAM) 航空 AA2024 铝合金的微观组织结构及其腐蚀行为。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜 (TEM) 和能量色散 X 射线光谱仪 (EDX),研究了该铝合金腐蚀前后的微观组织结构以阐明其腐蚀行为。结果表明,电弧增材制造AA2024铝合金中,存在熔池区 (MPZ)、熔池边界区 (MPB) 和热影响区(HAZ)。3 个区域中均存在以孤立或成簇的形式存在的 S 相 (Al_(2)CuMg)、θ 相 (Al_(2)Cu) 和 α 相 (AlFeMnSi) 金属间化合物 (IM)。相对MPZ和HAZ,MPB显示出更高的局部腐蚀敏感性,这与IM的脱合金化行为密切相关。

关键词： 焊接工艺与设备(包括连接工艺与设备)   环焊缝   修复   X80管线钢   电弧增材制造  

摘要： 为了寻求适应高钢级油气管道环焊缝缺陷的新型修复方法,克服传统修复技术的局限性,提出了电弧增材制造技术用于油气管道环焊缝修复的可行性。首先,对激光熔覆、冷喷涂、电弧增材制造3种新型修复技术进行对比分析后,采用电弧增材制造技术进行实验研究;其次,在X80管道环焊缝处沿轴线截取22 mm厚的试样,并在环焊缝处设计坡口角度为60°,坡口深度为11 mm的缺陷,采用电弧增材制造冷金属过渡工艺、ER50-6焊丝进行修复实验;最后,对修复试样进行力学实验测试,并对实验数据和断口形貌进行分析。实验结果表明,电弧增材制造修复后试件抗拉强度最高达639 MPa,强度与管体基材匹配。研究结果表明,电弧增材制造技术用于X80油气管道环焊缝缺陷的修复是可行的,具有沉积效率高、成本低、力学性能能满足修复要求的特点,对于高钢油气管道环焊缝缺陷修复的可行性和经济性具有重要的现实意义。