电弧填丝增材制造的宽度尺寸建模及分析

基于二次回归通用旋转组合试验,设计了单道多层直壁体的等离子弧填丝增材制造试验,建立了电弧增材制造堆覆层宽度关于堆覆电流、堆覆速度以及送丝速度的二次回归模型,有效预测了堆覆层宽度。试验结果表明,上述3个参数对堆覆层宽度的影响为堆覆速度最大,堆覆电流次之,送丝速度对堆覆层宽度的影响最小;不考虑送丝速度的影响,堆覆电流与堆覆速度相互作用下对堆覆层宽度的影响大小为:大电流(134 A~140 A)低堆覆速度(20 cm·min~(-1)~24 cm·min~(-1))小电流(110 A~116 A)高堆覆速度(36 cm·min~(-1)~40 cm·min~(-1))大电流(116 A~134A)高堆覆速度和小电流低堆覆速度中等电流与中等堆覆速度(24 cm·min~(-1)~36 cm·min~(-1))。     

电弧增材制造NiTi形状记忆合金成形与性能

基于电弧增材制造(Wire arc additive manufacturing, WAAM)技术,以NiTi丝(Ni 50.50 at.%)为堆积材料制造形状记忆合金薄壁构件,研究其组织成分、相变特征和力学性能。结果表明,由于不同的热循环条件,沿试样高度方向上每道沉积层微观结构不同,第一沉积层为较大的等轴晶,随着热量累积,晶粒生长趋向为更细小的等轴形态,层间为柱状晶。室温下,试样是奥氏体相(Ni51.10at.%),与丝材相比,电弧增材制造的构件硬度较高且具有更宽的温度变化范围和相变滞后现象。试样拉伸强度约为611.30MPa,延伸率约为19.50%,具有较好的断裂韧性。试样在第一次加载-卸载循环时塑性应变仅为1.01%,8个循环后塑性应变趋于稳定,约为2.68%。     

异质辅助填丝熔化极电弧增材制造熔敷金属成分与性能调节

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...     

电弧填丝增材制造过程熔滴射滴过渡特征及其对熔滴沉积成形的影响

基于脉冲GMA电弧检测了电弧填丝增材制造过程中与熔滴过渡相关的电弧电流、电弧电压和声发射信号,研究了电弧脉冲作用下的铝合金熔滴射滴过渡特征,提出了一种可对处于射滴过渡模式下的熔滴尺寸、电弧力和熔滴沉积率进行计算的方法,并分析了沉积层的成形质量特征。研究结果表明,利用检测获得的电弧电压、电弧电流信号和声发射信号可以对处于射滴过渡模式下的熔滴过渡过程及其特征进行区分。在本研究条件下,作用在过渡熔滴上的电弧力随电弧功率增加而递增。电弧力的增加将限制熔滴尺寸的增大,从而在电弧功率递增时呈现熔滴尺寸的递减和熔滴过渡频率的递增。同时,电弧功率增加,使热输入增大,射滴过渡熔滴对熔池的冲击增强,容易造成熔滴过渡形成的沉积层坍塌,从而使熔滴沉积层高度递增的趋势减缓,形成的沉积层显微组织明显粗化。     

多向钢节点电弧增材制造药芯丝材开发及应用

开发了一种用于多向钢节点电弧增材制造的金属粉芯型药芯丝材,研究了其在不同工艺规范与摆动条件下的工艺性能、显微组织与力学性能。结果表明:开发的药芯丝材在不同工艺规范与摆动条件下堆积金属两侧平直,表面平整,未出现裂纹、气孔等缺陷,具有良好的成型性;堆积过程中电流波动幅度不超过±3.5%(±7.5 A),电压波动幅度不超过±4.0%(±0.9 V),波动较小,电弧稳定,飞溅率低于2.5%;堆积金属的显微组织为铁素体和珠光体,其拉伸强度、延伸率和20℃冲击功,沿堆积方向分别为512 MPa、25%和127 J,沿垂直于堆积方向分别为519 MPa、24%和134 J。利用开发的药芯丝材电弧增材制造六向钢节点,制造的构件尺寸偏差在±1.3 mm以内,成型精度较高;其显微组织也为铁素体和珠光体,力学性能满足使用要求,开发的药芯丝材可用于多向钢节点电弧增材制造。     

增材制造成形液压流道沿程损失研究

选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)作为一种金属增材制造技术,克服了传统加工方式下的成形限制,为液压元件与系统的设计提供了更大的自由度。流道是液压元件与系统的重要组成部分,而目前成形的无支撑圆形流道往往具有较低的轮廓精度和较高的表面粗糙度,这对液压系统的能量损失影响很大。利用SLM技术成形了具有不同直径的水平流道,测量了轮廓精度和表面粗糙度,设计了沿程压力损失测量装置,实验后分析了沿程阻力系数、雷诺数和直径之间的关系。结果表明,随着直径的增大,成形轮廓相对误差减小;成形流道下表皮粗糙度较其他面更高;相同工况下,沿程压力损失比传统加工流道更大。     

激光增材制造成形316L不锈钢的研究进展

激光增材制造技术具有快速成形复杂形状零件的优势,近年来得到广泛关注。介绍了定向能量沉积和选区激光熔化2种激光增材制造技术,从常见缺陷、组织及织构、力学性能等方面综述了激光增材制造成形316L不锈钢的研究进展,分析了当前激光增材制造成形316L不锈钢存在的问题,并对其发展前景进行了展望。     

基于增材制造的液压复杂流道轻量化设计与成形

 选区激光熔化（SLM）是一种金属增材制造技术,它利用激光逐层熔化金属粉末累加成形,在复杂零部件和轻量化结构成形上优势明显。分析了液压系统中复杂流道结构的典型特征,提出了传统加工流道局部压损过大、轻量化程度不足两个问题。基于SLM技术,进行了伺服阀集成块的设计成形,实现了集成块整体37%的减重,提取的典型流道仿真结果显示,压力损失降低了50%。最后提出了一种综合约束分析、模型设计和仿真评估的复杂液压流道轻量化设计方法,初步显示了增材制造液压集成块在轻量化和改善油液流动特性上的潜力。     

DMG MORI的增材制造与减材制造技术

<正>谢菲尔德大学与波音公司合作建立的先进制造研究中心(AMRC)用DMG MORI的LASERTEC 65 3D进行增材制造与减材制造应用的研究。AMRC的David Curtis博士介绍说:这对于用3D打印技术生产许多行业的零件起到巨大推动作用。已有大量零件用3D打印方式制造,但我们研究的重点在于突破现在部分成熟工艺的限制,扩大应用范围。毫无疑问,随着这项技术的发展,我们将能看到越来越多的应用。     

激光熔丝增材制造丝材过渡状态的电磁振动监测方法

提出一种在线监测激光熔丝增材制造中微细丝材(1~2 mm)过渡状态的电磁振动监测方法,建立监测系统的数学模型并研制原型装置。通过设计试验,采用磁性以及非磁性微细丝材对监测系统的振动发生、信号采集等功能进行测试与验证,发现可获得强度显著大于环境噪声的稳定振动信号,证实了监测方法的可行性。基于该装置,开展了激光熔丝增材制造工艺中丝材过渡状态的监测试验研究。结果表明:滴状过渡时,成形中,基板接收到的振动信号低于环境噪声强度(约为-70 d B);而液桥过渡时,可获得清晰的振动信号(强度-67~-62 d B),高于环境噪声强度。综上,采用所研制的原型装置可清晰分辨滴状过渡与液桥过渡这两种典型的丝材过渡状态,能对激光熔丝增材制造工艺的丝材过渡状态进行有效监测。     

增材制造钛合金飞机结构维修件力学性能试验研究

通过对增材制造选区激光熔化的钛合金飞机结构维修件的相关性能试验研究,全面评价其工程应用的可行性。研究对照了增材制造与传统机械加工的钛合金材料与典型结构试样以及飞机结构维修件的力学性能,结果表明,增材制造钛合金材料室温拉伸、剪切、冲击性能均很优异,与钛合金板材相比各项力学性能相对误差均在10%以内;增材制造钛合金典型结构与机械切削加工典型结构相比,静强度相对误差均在5%以内,疲劳强度最大相对误差为12.9%,钛合金增材制造典型结构与机械加工典型结构力学性能处于同一水平;钛合金增材制造飞机结构维修件与高强度钢机械加工飞机结构维修件的补强效果相当甚至略优。研究表明,增材制造钛合金结构也能满足飞机维修工程的基本要求。     

45钢微铸轧增材成形件的组织性能研究

利用华中科技大学材料科学与工程学院研制的微铸轧增材成形技术和装置,在电弧熔积和微铸轧2种工艺条件下进行试验,分析测试了增材成形的45钢试样的组织特征和力学性能。试验结果表明:与电弧熔积成形相比,微铸轧工艺将晶粒粒度由3.0级提升至9.0级,抗拉强度提高了31.3%,屈服强度提高了68.8%,平均硬度提高了10.9%;与熔模铸造相比,抗拉强度提高了58.4%,屈服强度提高了107.7%。因此,微铸轧增材成形技术将为低成本制造高强度钢零件提供一条有效途径。     

堆覆速度对等离子弧双填丝增材制造碳钢堆覆层组织和性能的影响

以H08Mn2Si低合金碳钢焊丝为丝材,采用等离子弧双填丝增材制造工艺在Q235钢板上以不同的堆覆速度制备了多层堆覆层试样,研究了堆覆速度对堆覆层宏观尺寸、显微组织和力学性能的影响。结果表明:随堆覆速度的增大,堆覆层表面的成形质量变好,层间纹路变清晰,宏观尺寸减小;堆覆速度越高,堆覆层中的铁素体晶粒越细小,珠光体含量越多,组织均匀性越好;随堆覆速度的增大,堆覆层在纵向和横向的抗拉强度均增大,伸长率略有降低,内部平均显微硬度增大;拉伸断口均呈纤维状,存在大量韧窝,发生了韧性断裂。     

特大环形件成形与制造技术

提出了一种大型环形件成形制造新技术,即采用分段弯曲、现场组焊、现场精加工的方法制作大型环形件。新技术免去了大型立车的粗加工,取而代之的是分段弯曲成形工艺,最后在施工现场进行组焊并采用多功能机床进行精加工。研究了矩形截面和复杂截面环形件弯曲变形规律,提出了控制非对称截面环形件弯曲时产生侧弯的成对弯曲措施。该技术成功应用于某空间环境模拟器Ф9m及某风洞中币8．5m大型法兰的成形,并采用多功能机床实现了环形法兰的现场精加工,加工精度完全满足设计要求。由于此法不需立车,从而为特大直径环形件的制造开辟了新途径。     

多机器人协同的五电弧增材制造装备及其应用

电弧增材制造是用于大型复杂金属构件成形的新技术,其制造装备是实现金属构件形性一体化制造的关键。研制了可实现3台机器人协同工作、金属构件形性一体化制造的五电弧增材制造装备,由增材单元、测量单元和减材加工单元等组成。利用RoboTeam软件包实现3台机器人协同工作,在总控单元中开发机器人路径规划软件,分别对3台机器人进行路径规划。采用研制的装备成形艉轴架时,其抗拉强度为543 MPa,屈服强度为426 MPa,伸长率为24.2%,-20℃冲击功为132 J,优于同成分铸造件的力学性能;艉轴架的尺寸与标准模型之间的整体偏差为±0.65 mm。     

GH4169高温合金电弧增材制造焊道成形尺寸预测

采用GH4169高温合金焊丝进行钨极惰性气体保护焊电弧增材制造,采用二次回归通用旋转组合方案建立了焊接电流、焊接速度、送丝速度与单道多层焊道层宽、层高尺寸关系的预测模型,并对计算结果进行了试验验证。结果表明：单道多层焊道层宽和层高预测模型的最大相对误差分别为5.22%,5.82%,表明所建立的预测模型具有较高的可靠性;焊接速度、焊接电流和送丝速度对单道多层焊道成形尺寸的影响是相互耦合的,对单道多层焊道层宽影响最大的因素为焊接电流,对层高影响最大的因素为送丝速度。     

薄壁件激光熔覆增材制造扫描策略试验研究

激光熔覆增材制造技术可以加工更复杂的零部件,具有广阔的应用前景。环形薄壁件是典型的复杂零部件,激光扫描策略对此类零部件成形质量具有重要影响。以Fe313为熔覆材料,设计了4种激光扫描策略。结合试验研究,分别从环形薄壁件顶端平整性、显微组织性能以及显微硬度三个方面研究了激光扫描策略对环形薄壁件成形质量的影响规律。研究结果表明:激光同向扫描策略优于激光反向扫描策略,而激光变点同向扫描策略优于激光定点同向扫描策略。     

增材制造技术——现状与未来

论述了增材制造技术的国内外发展状况,分析了我国在该技术领域面临的机遇与挑战,认为未来增材制造技术应该围绕金属成形中的强非平衡态凝固学、极端条件下增材制造新机理、梯度材料、结构的增材制造机理,以及组织工程支架活化生长和功能再创的生化、生命学原理等科学问题开展研究。建立"应用发展为先导、技术创新为驱动、产业发展为目标"的研究发展思路,以推进增材制造技术的发展,为创新型国家建设提供有力支撑。     

增材制造技术发展与应用探索

众所周知,增材制造技术(3D打印)作为一种革命性技术被大家认可。近几年来,3D打印经历了默默无闻期、吹捧神化期、感叹失落期、冷静上升期、扎实落地期五个阶段,3D打印走向了成熟期,最后以技术应用为最终落脚点。广泛深入研究和探索3D打印增材制造技术应用方向,成为每位3D打印工作者和各领域技术工作者的新课题。3D打印在应用过程中不断完善与多学科技术融合,将大大提高各领域的生产能力和生产效率,悄无声息的改变着人类的生产和生活方式。