【摘要】：電弧增材制造(Wire Arc Additive Manufacture,WAAM)技術(shù)是一種利用電弧將焊絲熔積成型的新型制造方法,基本原理是“分層制造,逐層堆積”。WAAM成形件致密度高、生產(chǎn)效率高、成本低,但在連續(xù)的熱循環(huán)作用下,容易引起材料內(nèi)部組織的復(fù)雜轉(zhuǎn)變,同時使零件產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力及變形,影響零件的成形精度,并增加零件性能控制的難度。本文利用旁路耦合微束等離子弧焊(Double-Electrode Micro-Plasma Arc Welding,DE-MPAW)技術(shù),進行304不銹鋼電弧增材制造的研究,分析工藝參數(shù)、堆積層數(shù)及堆垛順序?qū)蔚蓝鄬颖”诩尚芜^程中的熱過程、晶粒組織及基板翹曲變形的影響,為更好地控制增材過程中的熱輸入、優(yōu)化零件組織、預(yù)測并改善基板的變形提供試驗基礎(chǔ)和理論依據(jù)。首先,針對旁路耦合微束等離子弧焊增材制造過程中的熱物理過程,利用K型熱電偶測量堆垛過程中不同焊接速度、不同旁路電流和不同堆垛順序的熱循環(huán)曲線,分析堆垛成形時各參數(shù)對母材熱輸入的影響。結(jié)果表明,隨著焊接速度的增大,母材熱輸入減少;在合適的旁路電流區(qū)間內(nèi),增加旁路電流,母材熱輸入減少;同時同向堆垛散熱性要優(yōu)于往復(fù)堆垛。然后,利用金相顯微鏡和維氏顯微硬度儀等手段,并結(jié)合增材過程中所測得的熱循環(huán)曲線,研究304不銹鋼堆垛件的晶粒組織和顯微硬度,分析堆垛高度、旁路電流及堆垛順序?qū)M織和硬度的影響。結(jié)果表明,當增大旁路電流,堆垛件組織的枝晶間距先減小后增大;堆垛順序?qū)M織的影響表現(xiàn)為不同的散熱方向,導(dǎo)致枝晶生長方向發(fā)生改變。顯微硬度則沿著堆積高度方向緩慢降低,且隨著旁路電流增大,硬度先增大后降低;同時堆垛順序?qū)τ捕鹊挠绊懖⒉幻黠@。最后,利用CCD攝像機拍攝增材制造過程中單端約束下基板的翹曲變形,分析研究堆積層數(shù)、焊接電流、旁路電流和堆垛順序各參數(shù)對基板沿Z軸變形的影響。結(jié)果表明,隨堆積層數(shù)的增加,基板的Z軸變形量總是先增大后降低,最后趨于穩(wěn)定;增大焊接電流,基板的變形量也增大;而在不同的旁路電流下,基板的變形量不同;同時同向堆垛時基板的變形量要大于往復(fù)堆垛的。綜上所述,在旁路耦合微束等離子弧焊增材制造中,精確控制旁路電流、合理規(guī)劃堆垛路徑可較好地控制增材制造的熱過程、優(yōu)化堆垛件的組織并改善基板的變形,進而提高堆垛件的性能和精度。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG661

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王昂洋;何建萍;王曉霞;林楊勝藍;;微束等離子弧焊電弧溫度場的分布特征及參數(shù)影響[J];焊接學(xué)報;2017年08期

2 王彥貞;;硅鋼片微束等離子弧焊接工藝[J];焊接技術(shù);2010年07期

3 謝忠英;;等離子弧焊接和微束等離子弧焊接的應(yīng)用[J];赤峰學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年06期

4 宋育榮;微束等離子弧焊接試驗分析和探討[J];機械工人;2001年07期

5 張寶卿;微束等離子弧焊的應(yīng)用[J];低壓電器;1990年02期

6 潘剛兒;沈式希;潘應(yīng)武;何安;;不銹鋼保溫瓶殼縱縫脈沖微束等離子弧焊[J];焊接;1987年07期

7 孔繁維;;脈沖微束等離子弧焊用于波紋管的焊接[J];焊接技術(shù);1987年04期

8 孫福祥;微束等離子弧焊接的探討[J];航天工藝;1988年02期

9 張仁甫;陳煥明;;微束等離子弧焊電源最佳特性探討[J];現(xiàn)代電力;1988年02期

10 姚舜;俞海良;何德孚;;同步分頻控制脈沖微束等離子弧焊[J];焊接技術(shù);1988年01期

相關(guān)會議論文 前3條

1 白鋼;李京龍;楊思乾;張勇;;波紋管的微束等離子弧焊接[A];第二屆中國北方焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

2 張勝軍;張小斌;劉世胄;;薄壁不銹復(fù)合鋼板(管)的微束等離子弧焊接工藝及接頭性能研究(焊接工藝參數(shù)對焊縫合金元素分布的影響)[A];中國電子學(xué)會焊接專業(yè)委員會第五屆學(xué)術(shù)會議論文集[C];1995年

3 張紅權(quán);齊志揚;林濤;;不銹鋼細絲網(wǎng)的微束等離子弧焊接工藝研究[A];第九次全國焊接會議論文集（第2冊）[C];1999年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 程能弟;旁路耦合微束等離子弧焊增材制造的熱過程及變形研究[D];蘭州理工大學(xué);2018年

2 王曉霞;微束等離子弧焊電弧物理過程的研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2016年

3 于妍妍;斬波控制式微束等離子弧焊電源研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2014年

4 李挺;旁路耦合微束等離子弧焊三維焊接研究[D];蘭州理工大學(xué);2017年

5 王付鑫;高頻微束等離子弧焊機控制系統(tǒng)及工藝研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2010年

6 馬為紅;微束等離子弧焊晶體管電源的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2011年

7 盧飛;脈沖微束等離子弧焊超薄板對接接頭微觀組織的研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

8 聶大濤;數(shù)字化微束等離子弧焊機控制系統(tǒng)的集成化研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

9 楊茂鴻;旁路耦合微束等離子三維焊接數(shù)值研究[D];蘭州理工大學(xué);2017年

10 宗小彥;超薄板微束等離子弧焊散熱條件的研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2016年

本文編號：2724405