关键词： 增材制造   曲面分层   空间等距路径规划   体素化  

摘要： 基于曲面分层的增材制造是目前研究热点之一.相比于平面路径规划,在曲率任意变化的复杂空间曲面上进行路径规划算法研究较少,尤其是等距路径规划算法.提出了一种基于体素化和曲线积分思想的空间曲面等距路径规划算法,算法主要包括体素化模型、计算体素点到源曲线的测地距离、生成增材路径等步骤.该算法精度可控,其精度主要由模型体素化密度决定;与扫描线法相比,从根本上避免了平移路径时由于局部和全局自相交生成的无效环,提高了计算效率.最后,选取3种典型曲面,分别为由平面组成的简单曲面、圆柱曲面、B样条曲面,进行空间曲面等距路径规划,已验证算法的适用性,并在圆筒试件上进行曲面分层GMAW电弧增材验证试验.结果表明,该算法可以满足电弧增材制造的精度要求.

关键词： 马氏体不锈钢   电弧增材制造   工艺优化   焊缝几何   打印路径  

摘要： 马氏体不锈钢作为一种常用的金属,在工业领域及日常生活中有着广泛的应用。但传统的加工方法在制备马氏体不锈钢构件时会产生诸多缺陷,如气孔、织构等。电弧增材制造技术作为一种新兴的先进加工方法,在实现大型金属构件快速近净成形方面有着巨大优势和潜力。通过研究马氏体不锈钢的电弧增材制造技术,焦点集中在焊接工艺和焊缝几何特征的优化。通过系列焊接参数试验,得到了AISI 420不锈钢的最优焊接参数,包括单道焊电流、电压、焊速,搭接焊道的覆盖率以及层间抬升量;建立了焊接参数与焊道几何尺寸的预测模型;最后,研究了振荡沉积路径和直线沉积路径两种打印策略对打印效率的影响。

关键词： 300M钢   电弧熔丝增材制造   多向锻造   微观组织   拉伸性能  

摘要： 为了解决电弧增材制造超高强钢构件中存在的晶粒粗大、成分不均匀和力学性能较差等问题,提出一种将电弧熔丝增材制造和多向锻造相结合的复合成形技术。首先,采用电弧熔丝增材制造技术加工出300M钢块体,然后对其进行多向锻造实验,并采用单向拉伸实验对多向锻造前后300M钢的拉伸性能进行测试,采用金相显微镜、扫描电子显微镜对微观组织和拉伸断口进行观察分析。结果表明:经过多向锻造后,沉积态的柱状晶被打碎并形成了均匀的等轴晶,微气孔得到消除,微观组织由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。多向锻造后,材料的横向和竖向拉伸性能得到了大幅提升,各向异性得到消除,抗拉强度提高了205.1~281.8 MPa,屈服强度提高了23.9~50.5 MPa,伸长率提高了15.5%~16.2%,且拉伸断裂模式由准解理断裂转变为韧性断裂。

关键词： 4043铝合金   电弧增材   显微组织   力学性能  

摘要： 采用熔化极氩弧为热源,ER4043焊丝为增材材料,电弧增材成型4043铝合金板材。利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对其内部不同区域组织进行分析。使用电子万能试验机对其不同区域进行力学性能测试。结果表明:电弧增材成型4043铝合金板材内部组织为细小条状的Al-Si共晶呈一定方向性延伸分布于α固溶体内,且靠近增材成型顶部的Al-Si共晶分布相对于靠近成型基材的部位更加弥散;成型铝合金板材的力学性能呈现各向异性,平行于增材高度方向具有更好的力学性能,且靠近增材成型顶部的部位比靠近成型基材的部位具有更好的力学性能。

关键词： 电弧增材制造   321不锈钢   显微组织   力学性能  

摘要： 采用3种不同工艺进行321不锈钢电弧增材制造构件打印,借助金相显微镜、扫描电子显微镜研究了焊接速度对电弧增材制造构件组织和力学性能的影响。结果表明:合适的电弧增材制造工艺参数能够保证单道沉积层中无气孔、未熔合及裂纹等缺陷。电弧增材制造321不锈钢的显微组织为奥氏体+δ-铁素体,δ-铁素体呈条状、链状以及岛状分布在奥氏体晶内和晶界处,随着焊接速度的提高,δ-铁素体的数量增加,成形构件的强度先提高后降低,-40℃冲击韧性先降低后提高,其断裂特征为韧性断裂。

关键词： 电弧增材制造(WAAM)   冷金属过渡焊(CMT)   410马氏体不锈钢(SS 410)   力学性能  

摘要： 电弧增材制造具有效率高、成本低和不受成形尺寸限制等独特优势,在新型制造、修复领域拥有良好的应用前景。获得力学性能良好、显微组织均匀的电弧增材制造件是目前急需解决的问题。通过冷金属过渡焊(CMT)丝材电弧增材制造系统,制备了两种410马氏体不锈钢块体材料。光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和力学性能测试结果表明,现有工艺可制备显微组织均匀、硬度平均值为530HV、抗拉强度平均值为1196 MPa且延伸率均匀的沉积件。本工作还探讨分析了电弧增材制造件的力学性能特点及成因,并与锻造、激光增材制造等方法制得的H13热作模具钢的力学性能进行比较,分析了电弧增材制造件的性能与其他方法制备的工件性能存在差异的原因,考察了冷金属过渡电弧增材制造410不锈钢在修复件中使用的可行性,阐述了提升电弧增材制造件力学性能的方向。

关键词： 镁合金   电弧熔丝增材成形   沉积行为  

摘要： 针对镁合金CMT电弧增材制造表面成形质量控制难题,开展了AZ31镁合金电弧熔丝增材制造的沉积行为、成形特性研究,以及单道多层增材构件表面质量控制试验。结果表明:镁合金电弧增材制造的工艺参数优选范围较大,电流为120~160 A、沉积速度为10~12 mm/s时,沉积层宽度均匀一致,宽高比和接触角也较大;采用CMT工艺制备的镁合金单道多层增材试样力学性能无明显各向异性,抗拉强度为243 MPa,屈服强度为109 MPa,断后伸长率在23%左右,显微硬度平均值为57 HV。

关键词： 上海交通大学   增材制造   博士学位   高端制造   游戏规则   制粉技术   徐辉   变革者  

摘要： 在徐辉看来,"增材制造将是未来改变高端制造游戏规则的变革者"。在深圳航科新材料有限公司创立之初他便提出价值主张:将增材制造的前沿材料转换成一种任何公司都可以"用得起、用得上、离不开"的原材料。十年磨一剑一朝试锋芒深圳航科新材料有限公司(下称:"深圳航科新材料")的创始人徐辉博士与新材料的结缘,要追溯到他在上海交通大学攻读博士学位之时,距今已十年有余。

关键词： 电弧增材制造   铝合金   研究现状  

摘要： 电弧制造技术相对于工业制造来说,是很重要的一门制造技术,同时电弧制造技术又隶属于增材制造技术,是其一个重要的分支。近年来,由于工业快速发展,对制造业加工质量的要求日渐加强,这使得人们对电弧增材制造技术的投入加大力度,使其进入飞速发展时期。结合电弧增材制造技术工作环境,以及电弧制造技术加工出来的构件类型,得出在加工较复杂的工件时,其加工所需成本较低、短时间内能快速成形工件等高效加工成形特点,综述了铝合金电弧增材制造技术的研究现状。

关键词： 电弧增材制造   热输入量   保护气体   氦气含量   工艺研究  

摘要： 电弧增材制造技术以电弧为载能束,采用逐层堆焊的方式制造金属实体构件,具有广阔的发展前景,但该技术仍存在合金元素烧损、热裂纹、产品变形等问题。因此,本研究通过调节保护气体的混合比例,研究混合气体与热输入量之间的关系,开发一种实时控制热输入量的电弧增材工艺。研究表明:由于氦气的电离能、导热率高,氦气的含量与电弧电压成正相关;以氦气和氩气为混合气体的保护气体装置可以有效地调节热输入量。