旁路热丝等离子孤增材成形特性及组织性能研究

摘要

与传统加工方式相比，电弧增材制造技术能够直接近净成形，可以提高设计柔度，增强复杂零件制造能力，被誉为“变革性”的低成本、短周期、高性能、“控形/控性”一体化制造技术，有望代替传统铸造、模锻等加工技术来制造金属零件。 本文提出了一种旁路热丝等离子增材制造新技术，在构建试验装置基础上，首先进行旁路热丝等离子增材工艺试验，研究工艺参数对增材成形的影响规律，确定最佳成形工艺参数范围，进而在最佳参数下进行增材制造。在确定最佳工艺参数范围之后，进行了参数与熔滴过渡关系的研究以及起弧与收弧对成形影响的研究以及控制方法的研究。进一步，进行了回转体、斜壁结构、铜以及钢-铜复合接头的增材试验，均获得了稳定、平整的增材成形。 然后，选择增材直壁成形结构，制作金相试样和拉伸试样，利用金相显微镜和万能拉伸试验机、显微硬度仪、扫描电镜进行接头组织形貌分析、力学性能测试、断口形貌观察来验证此工艺的可行性，并分析增材制造对组织性能影响的原因。 最后通过ANSYS软件模拟分析了传统等离子增材制造与旁路热丝等离子增材制造的应力场与应变场进行对比，分析这两种方法的优缺点。 研究结果表明，参数匹配对成形外观影响较大，参数匹配影响熔滴过渡，在大滴过渡情况下容易出现坍塌现象。热丝电流与送丝速度具有一定的匹配关系。经过旁路热丝等离子弧增材制造出来的构件具有比普通304不锈钢更加致密的微观组织。断裂形式为韧性断裂。通过焊接模拟结果显示，在总电流相同情况下，通过等离子堆焊40层的应力以及变形都较旁路热丝等离子堆焊40层要大。位移场具有相似结果。 旁路热丝等离子弧焊不仅具有较高的熔丝效率还可以减少热输入以及焊接变形等，是一种稳定、可靠的增材制造方式，并且大大增加了增材制造效率，具有较大的实际应用前景，为增材制造的发展提供新的工艺方法。

目录

第一个书签之前