【摘要】：MAG(Metal Active Gas)絲材電弧增材制造(MAG Wire and Arc Additive Manufacturing,MAG-WAAM)技術(shù)具有生產(chǎn)成本低、成形效率高等優(yōu)點(diǎn),適用于大尺寸構(gòu)件的快速近凈成形,在汽車及模具制造等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。由于MAG-WAAM的成形過程是一個(gè)多參數(shù)非線性耦合的過程。因此,從成形工藝特性的角度出發(fā),研究層間溫度、堆積電流及堆積速度對成形件形貌質(zhì)量及力學(xué)性能的影響規(guī)律,確定控形控性的關(guān)鍵因素,這對電弧增材制造技術(shù)主動控形控性的研究具有重要的指導(dǎo)意義。本文以絲材H08Mn2SiA為原料,研究了 MAG-WAAM的成形工藝特性。首先,研究了基板溫度、堆積電流及堆積速度對單層單道形貌質(zhì)量及焊道截面輪廓形狀的影響規(guī)律,結(jié)果表明:基板溫度對焊道的形貌質(zhì)量影響較弱,焊道的截面輪廓與圓弧形的擬合度最佳。基于二次響應(yīng)曲面通用旋轉(zhuǎn)組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法,建立了單壁件的有效壁寬與層間溫度、堆積電流、堆積速度之間的響應(yīng)曲面關(guān)系,結(jié)果表明:層間溫度對有效壁寬的影響較弱,優(yōu)化的層間溫度為80℃,堆積電流和堆積速度是控制單壁件有效壁寬的顯著因素。最后,建立了有效壁寬和層高分別與堆積電流、堆積速度之間的響應(yīng)曲面回歸模型,并通過方差分析和實(shí)驗(yàn)的方法,驗(yàn)證了模型的可靠性和準(zhǔn)確性。研究了層間溫度、堆積電流及堆積速度對成形件微觀組織及力學(xué)性能的影響。沿垂直于基板方向,成形件的微觀組織具有明顯的層帶特征,分層界面處由粗大的多邊形鐵素體和少量的珠光體組成,層帶處由未經(jīng)重結(jié)晶的粗大鐵素體、經(jīng)重結(jié)晶后形成的細(xì)小鐵素體和粒狀珠光體組織組成,頂層主要由粗大的柱狀先共析鐵素體、側(cè)板條鐵素體、針狀鐵素體和少量的珠光體組成。當(dāng)層間溫度分別為40℃、80℃、120℃時(shí),成形件的微觀組織無明顯的變化。在層間溫度為80℃的條件下,隨著堆積電流和堆積速度地增加,成形件的微觀組織無明顯的變化。沿水平方向和垂直方向,成形件的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度基本呈現(xiàn)各向同性特征,沿水平方向的伸長率大于垂直方向,呈現(xiàn)各向異性特征。在層間溫度為80℃的條件下,隨著堆積電流和堆積速度的增加,成形件的力學(xué)性能無明顯變化。層間溫度、堆積電流、堆積速度對成形件的力學(xué)性能影響較弱。從改善成形件的形貌質(zhì)量出發(fā),層間溫度應(yīng)該控制在80℃,堆積電流和堆積速度是控制成形件的尺寸的關(guān)鍵因素。
【圖文】：

表１－１典型金屬增材制造技術(shù)的成形特點(diǎn)逡逑１邋Ｔｈｅ邋ｆｏｎｎｉｎｇ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ｔｙｐｉｃａｌ邋ｍｅｔａｌ邋ａｄｄｉｔｉｖｅ邋ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ邋ｔｅ工藝邐層厚（，）尺寸精度（ｍｍ）表面精度（ｐｍ）原料狀態(tài)ＳＬＭ邐２０－１００邐±０．０４邐９－１０邐粉末ＳＬＳ邐２０－１００邐±０．０５邐１４－１６邐粉末ＥＢＭ邋５０邐＿邐粉末ＬＥＮＳ邐１３０－３８０邐平面±０．０５邐６１－９１邐粉末ｚ軸方向±０．３８逡逑ＥＢＦ３邐？３０００邐低邐高邐絲材ＷＡＡ邐？１５００邐±０．２邐２００邐絲材Ｍ逡逑ＬＡＳＥＲ

＝邋ＡＭ邋ＤＥＰＯＳＩＴ逡逑圖１－１增材制造同步送粉成形系統(tǒng)示意圖［１４］逡逑Ｆｉｇ．邋１邋－１．邋Ｇｅｎｅｒｉｃ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａｎ邋ＡＭ邋ｐｏｗｄｅｒ邋ｆｅｅｄ邋ｓｙｓｔｅｍ１１４１逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG444

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2632060