关键词： 冷金属过渡焊   18-8不锈钢   等轴奥氏体   显微组织  

摘要： 利用冷金属过渡焊(CMT)作为增材制造技术制备了18-8不锈钢厚壁结构,通过光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)仪和扫描电镜(SEM)等研究了该钢的组织和性能。结果表明:CMT工艺下18-8型不锈钢沉积态组织呈现不均匀性,主要包括等轴奥氏体区、原始柱晶内分布的奥氏体+δ铁素体区。CMT工艺下沉积态样品的力学性能为抗拉强度580 MPa、硬度210.1 HV,断面收缩率35.2%。通过固溶+时效处理后,塑性得到明显提高,抗拉强度没有明显变化。沉积态和固溶处理下的断口为典型的韧性断裂且断口均有第二相,与固溶态相比,沉积态韧窝深且小,韧窝分布密度高;固溶处理后断口的第二相尺寸小、密度低,对应于固溶处理后样品塑性高这一特性。

关键词： 5356铝合金   钨极惰性气体保护焊(TIG)   电弧增材制造   显微组织   力学性能  

摘要： 采用钨极惰性气体保护焊(TIG)电弧增材制造工艺制备5356铝合金成形件,并对成形件的组织和力学性能进行研究。结果表明,5356铝合金增材制造的相组成为α-Al基体和β(Al3Mg2)相;随沉积高度增加,沉积层显微组织由等轴晶向柱状晶转变,达到热平衡状态后趋于稳定,这是因为增材制造具有热积累效应;最顶层组织呈现树枝状,且Mg元素偏析严重;中下部组织形态多样,包括等轴晶组织、柱状晶组织及其混合组织,同时Mg元素偏析得到改善。力学性能测试结果显示,随沉积高度的增加,层内显微硬度先降低后趋于稳定,这是因为沉积层组织在增材制造过程中经历逐渐粗化的过程,导致显微硬度下降,达到热平衡状态后显微组织相对稳定,显微硬度也趋于稳定。沉积层层间位置的硬度大于层内,这是因为层间结合处为细小的等轴晶组织。聚集在层间的气孔可能是导致薄壁件屈服强度低于理论计算值的原因。抗拉强度、屈服强度以及伸长率都表现了各向异性,横向拉伸性能优于纵向,这是因为薄壁件层间气孔聚集以及显微组织不均匀。

关键词： 电弧增材   焊道模型   最优中心距  

摘要： 电弧增材技术能够快速低成本地制造复杂零件,因此在航空航天等工业领域的应用日益广泛。由于电弧增材逐层沉积成形的特性,焊道尺寸形状和焊道重叠是其研究的重点,能够影响成形质量和性能。运用曲线拟合得到新的单焊道模型并与传统的抛物线模型进行对比分析,结果表明,新拟合得到的4次多项式焊道模型更能准确表示焊道轮廓。在得到的新模型基础上讨论现有的平顶重叠模型和切线重叠模型,分别计算出了相应的最优中心距为0.645 w和0.703 w(w为焊道熔宽),并通过实验对比发现,切线模型更符合实际焊接情况,推荐焊接时采用0.703 w作为焊道偏移量。

关键词： 电弧增材制造   冷金属过渡   单道多层叠加模型   等体积增材模型   中空环形件  

摘要： 基于冷金属过渡技术,研究了全封闭薄壁中空环形件的电弧增材制造工艺.首先在单层单道熔敷层圆弧形截面轮廓的基础上推导了单道多层熔敷层的叠加数学模型;其次建立了可根据薄壁结构尺寸获取合理工艺参数的等体积电弧增材模型,最后通过试验数据验证了模型的可靠性.基于该模型,建立了工艺参数(送丝速度、电弧移动速度)与成形件尺寸之间的关系,在优化的增材工艺下成形出了外观质量良好的薄壁中空环形工件,并将成形件扫描得到的实际轮廓与理论轮廓进行对比,验证了叠加模型和等体积增材模型的准确性以及工艺的可行性.

关键词： wire and arc additive manufacturing   titanium alloys   cold metal transfer   deposition rate  

摘要： Wire arc additive manufacturing(WAAM)is a novel manufacturing technique by which high strength metal components can be fabricated layer by layer using an electric arc as the heat source and metal wire as feedstock,and offers the potential to produce large dimensional structures at much higher build rate and minimum waste of raw *** the present work,a cold metal transfer(CMT)based additive manufacturing was carried out and the effect of deposition rate on the microstructure and mechanical properties of WAAM Ti-6Al-4V components was *** microstructure of WAAM components showed similar microstructural morphology in all deposition *** the deposition rate increased from 1.63 to 2.23 kg/h,the ultimate tensile strength(UTS)decreased from 984.6 MPa to 899.2 MPa and the micro-hardness showed a scattered but clear decline trend.

关键词： 5356铝合金   TIG   电弧增材   数值模拟   温度场  

摘要： 用Abaqus软件结合单元生死法,建立钨极惰性气体(tungsten inert gas,TIG)增材成形5356铝合金有限元模型,探讨层间冷却时间、增材方向及预热对温度场的影响规律,并通过实测温度验证仿真结果。结果表明:随层间冷却时间递增,第1层表面中点温度循环曲线的峰值与谷值下降;随层数增加,峰值温度先快速下降,后缓慢下降;谷值温度先快速增加,后缓慢增加。往复式增材成形可有效改善同向增材在熄弧端因热量积累导致的成形缺陷,有利于提升表面平整度。在合理温度范围内的基板预热可使温度分布更均匀。

关键词： 钨极气体保护焊   镍基高温合金   微观组织   力学性能  

摘要： 采用TIG电弧增材方法,对定向凝固高温合金进行焊接修复,并进行微观组织形貌分析及拉伸力学性能测试。结果表明,增材区内部呈典型的细枝晶生长形态;电弧增材焊缝内的显微硬度略低于母材区,原因是焊接合金中Al、Ti等沉淀强化元素含量较低;接头样品的平均屈服强度与抗拉强度均达到母材的98%,断后伸长率为母材的59%;试样断裂在增材区靠近熔合区部位。

关键词： 电弧增材制造   ER2319铝合金   T6热处理   抗拉强度   沉淀强化   显微组织  

摘要： 通过正交试验、光学显微镜、SEM、TEM等方法研究了T6热处理工艺对电弧熔丝增材制造ER2319堆积金属的组织与性能的影响,通过多元线性回归得出了T6热处理后堆积金属抗拉强度随工艺参数变化的数学模型,并分析了组织演变机制。结果表明,T6热处理工艺参数对堆积金属力学性能影响的显著度排序为:时效时间>时效温度>固溶时间>固溶温度。基于强度变化模型优化出的T6热处理工艺参数为固溶温度538℃、固溶时间42 min、时效温度185℃和时效时间23 h,使得堆积金属的抗拉强度较未热处理前提高了48.4%。固溶温度由538℃提高至553℃或固溶时间由42 min增加至82 min均会导致堆积金属中α-Al晶粒显著粗化且晶界局部过烧严重;固溶时间的增加还会导致第二相θ-Al_(2)Cu粗化且数量减少,降低堆积金属力学性能;时效温度或时效时间的增加会提高纳米级亚稳相θ′-Al_(2)Cu、θ″-Al_(2)Cu的析出驱动力,可显著提高沉淀强化效果。

关键词： 电弧增材   增材效率   工艺参数   PCA-TOPSIS法  

摘要： 为了提高不锈钢电弧增材工艺的增材效率,利用308不锈钢丝材在304不锈钢基体上进行电弧增材。利用正交试验法设计工艺参数,运用光学显微镜分析增材组织的形貌,通过显微硬度计测试增材组织的显微硬度分布。依据熔覆层的熔池尺寸,采用PCA-TOPSIS法作为评价方法。以熔宽、余高最大,熔深最小为优化目标,通过MATLAB计算得出最佳工艺参数为电弧电流I=200 A,焊接速度V_(s)=42 cm/min,送丝速度V_(f)=180 cm/min。结果表明,该工艺参数下的熔覆层与基体呈现良好的冶金结合,无气孔和裂纹等缺陷。

关键词： 建筑用钢   电弧增材制造   残余应力   盲孔法   有限元模拟  

摘要： 为研究由电弧增材制造用于建筑结构构件的残余应力分布情况,采用盲孔法的试验手段,并通过对构件的制造过程进行有限元模拟,得到其残余应力的分布情况。试验及计算结果表明,构件的大部分区域残余应力量级小,自平衡,表面边缘处,残余应力变化剧烈,中间区域变化平缓;沿构件厚度方向上分析,内部残余应力主要为分布区域大量级小的拉应力,表面残余应力主要为分布区域小量级较大的压应力。通过对试验结果的分析可以判断构件中残余应力的整体水平较小,该制造方式能为建筑结构制造相应的构件。