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。

关键词： 电弧增材制造   5A56铝合金   微铸锻   显微组织   力学性能  

摘要： 选择5A56铝合金丝材进行电弧增材制造,对比研究自由沉积和微铸锻两种工艺下合金的沉积特征、组织特征、室温拉伸力学性能和断口的SEM形貌,探究微铸锻对合金显微组织和力学性能的影响机理。结果表明:两工艺前两层的沉积层高度相近。微铸锻产生的总变形量由三层单道的17.6%下降到多层单道的7.9%。微铸锻工艺各位置的显微组织更加细小和均匀,β相(Mg5Al8)在晶间为不连续球状分布。微铸锻在垂直于成型方向(即z向)的抗拉强度σb为348.67 MPa,屈服强度σ0.2为204.74 MPa,伸长率δ为20.38%,综合性能优于自由沉积态。二者的断口为韧性断裂,且微铸锻工艺的韧窝更为细小,分布更为均匀。

关键词： 钛合金   电弧增材制造   研究进展  

摘要： 随着增材制造技术的创新和不断发展,钛合金电弧增材制造广泛应用于各个领域,涉及航空航天、船舶、汽车、生物医疗、化工以及模具制造等。当前,很多研究学者对钛合金增材制造技术进行了深入研究,在钛合金电弧增材制造研究方面已取得了一定成果。基于此,综述当前国内外钛合金电弧增材制造技术研究现状,并对钛合金电弧增材制造技术的运用以及未来发展前景进行了总结和展望。

关键词： 电弧增材制造   电弧增材制造装备   过程控制   高性能金属材料   金属材料冶金行为  

摘要： 电弧增材制造是近年来发展最为迅速的增材制造技术之一,其以电弧为热源,通过熔化金属丝材,在规划的路径上层层堆积成形三维实体金属构件,具有制造成本低、制造自由度与成形效率高等优点,尤其适用于大型尺寸及中低结构复杂度金属构件的形性一体化成形。近年来,电弧增材制造技术在国内外得到了广泛研究与长足发展,在电弧增材制造装备、过程控制、及高性能金属材料在电弧增材制造过程中的冶金行为等方面均取得了有价值的研究成果,且电弧增材制造关键金属构件在航空、航天、船舶等高端制造领域均具有成熟的应用案例。分别从电弧增材制造装备系统、过程控制策略、及电弧增材制造过程中高性能金属材料的冶金行为3个方面综述了国内外的重要研究成果,指出了目前研究中存在的不足,并列举了电弧增材制造的典型应用案例,最后对电弧增材制造技术未来的发展方向进行了展望。

关键词： 电弧增材制造(WAAM)   3D打印   熔化极气体保护焊   钨极氩弧焊   冷金属过渡成形技术(CMT)  

摘要： 概述了电弧增材制造技术的基本原理,综述了电弧增材制造技术的发展历程、制造平台、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊等增材制造技术,以及成型过程监控技术等方面的研究进展;讨论了电弧增材制造技术的研究现状和发展方向。

关键词： 薄壁结构件   电弧增材制造   路径规划   有理B样条曲线   分层算法  

摘要： 针对复杂曲面薄壁件的电弧增材制造引入有理B样条曲线求取成形轨迹.首先根据预制件三维模型提取轮廓数据建立轨迹曲线方程,自动生成成形路径;然后通过边缘曲线方程计算预制件在z轴方向上偏移量,进行高度补偿预测,提高分层精度,实现基于高度预测的分层算法优化.另一方面针对具有相交特征的薄壁件交叉点处焊高过高等问题,基于相反、相切成形路径思想设计最佳路径,同时可以尽量减小由于应力集中和热累计产生的误差.最后通过试验得到不同焊接参数下对应焊缝尺寸,确定合适的焊接参数范围,并通过典型复杂薄壁件的成形试验验证优化算法可行性.结果表明,电弧增材制造成形路径规划优化算法提高了分层精度,实现了基于高度预测的分层算法优化,并且制备的实体件表面成形良好,成形尺寸误差在可接受范围内,此算法可以应用在制备薄壁结构件过程中.

关键词： CMT   电弧熔丝快速成形   显微组织   力学性能   各向异性  

摘要： 采用基于冷金属过渡的电弧熔丝增材方法(CMT-WAAM)制备了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金试样,研究了CMT-WAAM Ti6321合金显微组织、力学性能及其各向异性.结果表明,CMT-WAAM Ti6321合金显微组织由不规则的多边形原始β晶和晶界α相组成,CMT脉冲工艺(CMT+P)能够有效细化晶粒,组织中没有发现贯穿式的柱状晶,且未发现马氏体.CMT-WAAM Ti6321合金x向和z向的室温抗拉强度达到同级别锻件标准,断口形式均为典型的韧性断裂.成形组织中没有明显的织构存在,拉伸强度的各向异性也不明显,组织中的气孔导致z向的断后伸长率低与x向.x向和z向冲击韧性均不低于65 J,能够满足船用钛合金结构件的需求,冲击断口中存在大量的撕裂型韧窝,为典型的韧性断裂.

关键词： 电弧增材制造   全封闭结构   中空环形结构   路径规划  

摘要： 电弧增材制造技术具有广阔的发展前景,尤其是对于小批量、复杂结构零件的研发及生产制造具有很大优势。通过以全封闭中空环形结构件为研究对象,基于CMT熔覆技术,对其进行电弧增材制造的工艺试验研究,旨在通过改变焊枪位姿和电弧参数,研究中空环形结构件的合理制造方法。试验研究表明:多方位电弧增材制造可以克服重力对熔覆金属的影响,通过非完全对称的增材路径获得良好的结构成形。

关键词： 颗粒强化   电弧增材   组织演变   织构   AlSi5合金  

摘要： 铝合金的电弧增材制造过程中因持续热积累而引起组织分布不均匀和溶质偏析,导致其性能各向异性。针对这一问题,设计了TiB_(2)纳米颗粒添加铝合金的钨极氩弧(Tungsten inert gas,TIG)增材制造工艺。在电弧增材制造过程中,通过表面预涂层的方式将纳米TiB_(2)颗粒添加到试样中,对比研究了纳米TiB_(2)颗粒不同质量分数对AlSi5合金微观组织的影响。结果表明,随着TiB_(2)质量分数的增加,AlSi5合金的微观组织不均匀性得到明显改善,1.5%TiB_(2)的添加使AlSi5合金的晶粒尺寸从226μm减小到85.6μm,且引起(110)和(112)基面上的织构明显减弱,最大取向密度呈下降的趋势;与无颗粒添加的AlSi5增材试样相比,颗粒添加后的沉积层硬度与弹性模量均得到显著提高,硬度值从879MPa增加到1253MPa,弹性模量从81.9GPa增加到88.3GPa。