关键词： 热锻模   模具成本   模具钢   增材制造   热处理   服役环境   机加工   起落架  

摘要： 航空热锻模具的服役环境十分恶劣,其寿命通常在数件次或数十件次。此外,航空热锻模的型腔通常比较复杂,各个区域的服役工况差别较大。采用传统方法制造的热锻模具,一般整体采用均质模具钢5Cr Ni Mo或H13制得,各区域性能一致,因此,工况恶劣的区域更容易产生压塌变形、磨损和起裂等失效。同时,由于原材料、热处理及机加工成本高,进而导致新制模具成本高,因此,大型热锻模的再制造修复尤为重要。

关键词： 丝材   电弧   增材制造  

摘要： 丝材电弧增材制造技术因其成型周期短、材料利用率高、成型件尺寸局限小、制造成本低等优点受到越来越多的关注。介绍了丝材电弧增材制造技术的原理、特点、添加材料,综述了成型件组织性能的研究和在工业中的应用现状,指出了该技术的应用前景。

关键词： 电弧增材制造   AZ31镁合金   微观组织   力学性能  

摘要： 冷金属过渡(CMT)电弧熔丝增材制造镁合金具有广阔的应用前景,但存在微观组织不均匀、力学性能各向异性等问题。文中以AZ31镁合金为研究对象,探索不同输入能量密度对宏观成形质量的影响,分析微观组织演化规律并对其力学性能进行调控。结果表明,在合适能量密度下可成形出表面平整、无明显宏观冶金缺陷的镁合金试样,沉积态试样的底部、中部和顶部微观组织存在显著差异。固溶热处理后,枝晶间的粗大组织得到消除,试样在水平和竖直方向上的强度和塑性明显提升,力学性能各向异性得到有效改善。研究结果为CMT电弧增材制造强韧性匹配镁合金提供了技术参考。

关键词： 电弧增材   焊接速度   焊接熔池   焊道形貌   数值模拟  

摘要： 焊接速度对电弧增材成形过程中传热传质以及焊道成形有重要影响,为探究其影响机理,建立TIG电弧增材成形过程的三维瞬态数值模型,采用VOF方法追踪熔池自由界面,研究不同焊接速度下单道熔积成形过程中的传热及熔池流态,并分析焊接速度对单道焊道形貌的影响。数值模拟结果表明,随着焊接速度减小,熔池的热积累增强,体积增大,熔池表面峰值温度提高,弧坑深度也加深;同时,在电磁力和熔池表面力的共同作用下,熔池表面流速峰值随焊接速度减小而减小,熔池内部流速增大,对流更充分。此外,随着焊接速度减小,成形焊道的宽度和高度均有不同程度的增加。相同条件下的试验与数值模拟的焊道轮廓对比验证了数值模拟结果的有效性,研究结论可为电弧增材技术的工艺参数调控提供理论支撑和依据。

关键词： 超声振动   电弧增材制造   微观组织   力学性能  

摘要： 为减少电弧增材制造铝合金中的气孔及粗大晶粒,采用超声振动辅助CMT电弧增材制造的方法堆焊4043铝合金薄壁件,研究了超声振幅对沉积态材料微观组织及力学性能的影响。研究发现,熔池内部枝晶在超声振动的作用下发生破碎,使得熔池内部液态金属形核率增大,细化晶粒,粗大柱状晶粒也在熔池振动搅拌下转变为细小等轴晶粒。与未使用超声振动辅助的试样相比,平均晶粒尺寸减少了22.5%。同时超声振动引起的空化及声流效应使得试样中气孔尺寸以及数量减小。但随着超声振幅的增加,熔池内部的能量逐渐加大,热输入的增加也使得晶粒发生粗化现象。过大的超声能量破坏了焊缝的结构完整性,导致焊缝内部出现孔洞。施加超声振动试样的抗拉强度较未施加时上升了8.2%~16.3%,且随着超声振幅的增大,抗拉强度及断后伸长率的各向异性逐渐减小。

关键词： 电弧熔丝   焊锻复合   增材制造   残余应力   锤击   焊接   曲轴热锻模具  

摘要： 为了提高曲轴模具的服役寿命和降低再制造成本,提出了焊锻复合电弧熔丝自动增材制造工艺,并开发了相应的软件和硬件系统。在该工艺中,曲轴模具的增材目标模型被分层切片和轨迹规划,并将锤击轨迹和焊接轨迹重合从而将每一道焊缝均进行焊后锤击。锤击分析表明,焊后锤击能够将焊缝残余拉应力矫正为残余压应力,提高焊缝的力学性能。自动增材制造工艺中模具被随形增材,而人工修复模具则采用满焊工艺,因此,自动增材制造工艺能够大幅节省材料大约50%以上,降低焊接时间50%以上。在服役8000件后,自动修复模具的压塌区域和压塌量显著少于人工修复模具,此外表面微裂纹的数量也得到了大幅降低,使得模具的服役寿命大幅提高。

关键词： 辅助填丝   熔化极电弧增材制造   异质双丝   性能调节  

摘要： 为了实现高效、稳定的金属异质材料零件的增材制造,提出了异质辅助填丝熔化极电弧增材制造方法。向熔池中同时输送H08Mn2Si低碳钢焊丝与H06MnNi3CrMoA高强钢焊丝,开展了熔敷金属成分、组织、性能调节试验。结果表明,随着高强钢质量分数增大,熔敷金属组织中粒状贝氏体和针状铁素体的数量增加,提高了熔敷金属的抗拉强度与显微硬度,抗拉强度与显微硬度的调节范围分别为558~885 MPa和197HV~390HV。最后应用该方法成形了低碳钢/高强钢异质材料履带诱导齿模拟件,在两种材料之间通过成分梯度过渡连接,实现了硬度渐变,有效缓和了界面失配现象。

关键词： TiAl基合金   激光增材制造   电子束选区熔化   电弧增材制造  

摘要： TiAl基合金具有优异的高温性能,是一种极具竞争力的新型轻质高温结构材料,在汽车、军工、航空航天等领域具有广阔的发展潜力和应用前景。然而,TiAl基合金室温脆性较大,成形困难,是阻碍其发展与应用的主要瓶颈之一。增材制造基于“离散+堆积”的成形思想,以激光、电子束、电弧等作为高能热源,通过熔化丝材或者粉末,逐层堆积实现零件的近净成形,是TiAl基合金最前沿、最具潜力的成形技术。本文主要概述了激光增材制造、电子束选区熔化、电弧增材制造TiAl基合金的研究进展,并展望了增材制造TiAl基合金的研究方向。

关键词： 电弧增材   高强铝合金   微气孔   工艺参数  

摘要： 微气孔是电弧增材制造2219铝合金面临的主要问题。采用Advanced CMT+P(变极性CMT+脉冲)熔滴过渡模式,研究了EP/EN(正负半周波数)、扫描速度、送丝速度等电弧增材工艺参数对成形2219铝合金微气孔缺陷的影响规律。结果表明:通过改变EP/EN、扫描速度、送丝速度等参数调控热输入可影响气孔率;在热输入较低时,气孔以形核和长大为主,随热输入增加微气孔数量增多、尺寸增大;在热输入较高时,气孔逸出开始占优,随热输入增加微气孔数量减少;在热输入低至230.5或高至439.5 J/mm时,平均气孔率均可降低至0.2%以下。

关键词： 热处理工艺   焊后热处理   焊接生产   结合强度   残余应力   增材制造   电弧熔丝   细化晶粒  

摘要： 4.1随焊热处理工艺,焊后热处理是焊接生产中常用的降低残余应力、提高结合强度的处理工艺,该工艺在合金的电弧熔丝增材制造中同样得到了广泛应用[111]。适当的热处理工艺可有效提高电弧增材试样的强度。Xv等对电弧增材制造的钛、铝、镍及Ti/Al合金试样进行热处理后,试样强度分别提高了4%、78%、5%和17%。此外,对试样进行热处理可以显著细化晶粒。