关键词： 电弧增材再制造   焊道尺寸   神经网络   遗传算法  

摘要： 电弧增材再制造过程中,成形件通过层层累积的方式进行制造。每道焊缝的几何尺寸对构件的成形精度有着重要的影响,是分层切片和路径规划的重要依据之一。为了研究焊接工艺参数与焊道尺寸之间的关系,文中采用正交试验法进行单道焊缝成形试验,建立了基于遗传算法的神经网络模型,可以预测不同焊接工艺参数(焊接电流、焊接速度、送丝速度)下单道成形的熔宽和余高。结果表明,焊缝宽度的预测平均误差为2.05%,焊缝高度的预测平均误差为5.09%,该模型实现了对焊道尺寸的较高精度的预测。结合多层多道试验对模型进行了验证,结果显示成形件成形良好,成形精度较高。文中建立的神经网络模型为电弧增材制造过程的工艺优化提供了依据。

关键词： 电弧增材制造   焊道尺寸   预测模型   自适应布谷鸟搜索算法   深度信念网络  

摘要： 焊道重叠是电弧增材制造(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)技术的本质,合适的工艺参数选择对于控制焊道几何形状,提升成型零件的尺寸精度具有重要的意义,为此提出一种基于自适应布谷鸟搜索(Adaptive Cuckoo Search,ACS)算法优化的深度信念网络(Deep Beilef Network,DBN)预测模型ACS-DBN,在给定喷嘴高度、焊接电流、焊接速度、送丝速度这4个工艺参数的基础上预测焊道的熔宽和余高;基于实验法确定最优的隐层层数和隐元数量,构建基于ASC-DBN的WAAM焊道尺寸预测模型;利用仿真实验验证ACS-DBN预测模型的性能,与已有模型对比,结果表明,ACS-DBN模型能有效的映射WAAM焊道尺寸和焊接工艺参数之间的复杂非线关系,控制焊道尺寸的相对误差在6%以内,相对于其他预测模型具有更高的准确性和稳定性。

关键词： 电弧熔丝增材制造   残余应力控制   后处理  

摘要： 电弧熔丝增材制造工艺是一种先进且高效的增材技术,电弧熔丝增材制造构件的残余应力严重影响构件力学性能。因此,大量学者就如何对电弧熔丝增材构件残余应力进行消除控制进行了研究。综述了消除控制电弧熔丝增材残余应力的方法,熔丝增材准备阶段、熔丝增材阶段、熔丝增材各层完成阶段及熔丝增材后热处理阶段4个部分进行总结分析,着重总结分析了后两个阶段消除增材残余热应力及相变应力的工艺方法,主要包括锤击、各种机械振动法以及增材后热处理工艺,在这两个阶段选择合适的工艺可以有效消除增材制造产生的相变应力与热应力,以期为电弧熔丝增材构件力学性能提高提供指导。

关键词： 电弧增材制造   机器人   开源切片   路径规划   微观组织形貌   成形精度  

摘要： 为提高电弧增材制造的灵活性和路径规划可靠性,使用ABB IRB1410工业机器人和Fronius CMT TPS3200焊接电源,通过Python自主编程利用开源切片软件Cura,成功搭建了电弧增材制造系统,自主开发了电弧增材制造软件,并进行了4043铝合金电弧增材成形.结果表明,自主开发的电弧增材软件能够读取开源切片软件Cura输出的二维路径数据,并进行转换和输入工业机器人,控制焊枪运行路径和焊接电源运行参数,有效实现电弧增材制造.使用直径1.2 mm的4043铝合金焊丝,在送丝速度为3.2 m/min、焊接速度8 mm/s、层高1.65mm、氩气保护气体流量15 L/min条件下,分别成功制备71层单道多层试样和58层单道多层壳体零件.试样微观组织分析结果表明,成形件凝固组织为典型柱状晶,层与层之间搭接良好.壳体零件形状完整、表面质量良好.

关键词： 电弧增材   成形精度   熔丝材料   成形质量  

摘要： 电弧熔丝增材制造技术是一种适用于复杂大型金属构件快速成形的技术,具有设备成本低、材料利用率高和沉积效率高等特点。基于电弧熔丝增材制造的优势,结合金属构件的成形精度、微观组织特征和力学性能等,着重介绍了电弧熔丝增材制造设备、材料和工艺的研究现状。最后,对电弧熔丝增材制造亟需解决的关键技术进行总结,并对其发展方向进行展望。

关键词： 电弧熔丝增材制造   铝合金   气孔   氢  

摘要： 电弧熔丝增材制造铝合金中的气孔会产生应力集中,导致初始裂纹萌生和扩展,造成力学性能变差。介绍了电弧熔丝增材制造铝合金零件中气孔缺陷形成的原因,阐述了保护气体、焊接速度、送丝速度、金属丝材、热输入、轧制和热处理等工艺条件对气孔率的影响,并对降低电弧熔丝增材制造铝合金零件中气孔率的今后研究方向进行了展望。

关键词： 电弧增材制造   多晶结构   超声检测   仿真   散射效应  

摘要： 电弧增材制造金属内部晶粒组织不均、具有分层的特点,制造过程中可能产生气孔、微裂纹、夹杂、分层等宏观缺陷。制备了JQMG70S-6焊材的电弧增材金属试块,采用金相显微分析获得电弧增材制造金属各区域的晶粒尺寸和分布,结合多晶体取向与弹性特性之间的对应关系,提出了一种多晶结构整体建模方法。建立了电弧增材制造金属多晶结构中超声传播仿真模型,研究了超声在电弧增材制造多晶结构中的传播、散射效应,分析了多晶结构对缺陷检测信号衰减系数和信噪比的影响规律,开展了电弧增材制造金属超声检测实验,获得了实际超声检测信号,仿真结果与实验结果基本吻合。本研究为揭示电弧增材制造金属多晶结构对超声传播和缺陷检测的影响规律提供了方法指导。

关键词： 电弧增材制造   层间超声冲击   2219铝合金   非熔化极惰性气体保护电弧焊  

摘要： 针对铝合金电弧增材构件存在的气孔等内部缺陷,开展不同层间超声冲击工艺参数下电弧增材制造2219铝合金的晶粒形貌、力学性能和气孔缺陷试验研究,分析了层间超声冲击对试件性能的强化效果。结果表明,降低冲击扫描速度和提高冲击次数,晶粒尺寸减小,顶部圆弧区的树枝晶被破碎向等轴晶转化;相比无冲击的增材制造材料,以2mm/s速度扫描冲击三次试样的抗拉强度提升了10.2%,屈服强度提升了32.4%;TIG电弧增材制造构件的气孔数量、平均直径和圆度随超声冲击增加而降低,部分直径小的气孔直接闭合。本研究对电弧增材制造应用于大型铝合金薄壁构件成形及组织性能控制有参考价值。

关键词： 电弧增材铝合金   热处理   微观组织   力学性能  

摘要： 研究了电弧增材2319铝合金的热处理工艺及其对微观组织及性能的影响。热处理后试样最大抗拉强度为386.2MPa,与直接沉积态相比提升了52.5%。

关键词： 铝合金   电弧增材   修复   逆向建模  

摘要： 基于结构光三维扫描尺寸采集技术、Geomagic软件数据处理与逆向重构技术、AMSlicerPro软件模型剖分切片与路径规划技术等,对铝合金ZL114A薄壁件的待修复区域进行逆向建模,通过焊丝ER4043电弧增材再修复试验完成薄壁样件的修复,利用无损探伤、显微硬度计、电子万能试验机及扫描电子显微镜等分析测试手段,对电弧增材再修复样件熔敷区域的性能与组织进行表征。结果表明:成形样件表面无开口缺陷,内部组织致密、无肉眼可见缺陷;修复区域顶部的显微硬度略高于底部,中间区域显微硬度稳定;平行于熔敷方向的试样力学性能均优于垂直于熔敷方向的试样,成形样件力学性能呈现一定的各向异性;修复区域组织Al-Si共晶呈细小条状分布于α固溶体中,并从底部指向顶部延伸,顶部Al-Si共晶分布更加弥散,对α基体的切割效应小,使得其性能比底部更优。