基于冷金属过渡技术的铝合金快速成形技术及工艺研究

摘要

快速成形技术采用材料逐层叠加的方法实现物理模型、模具、零件的加工技术,具有生产周期短、节省材料、生产灵活的特点,更加适合现代产品外形多变、更新速度快的特点,能够提高产品的生产效率、推进新技术的发展。
　　为了实现低成本的快速成形技术,加速成形技术的发展,解决电弧成形过程中的焊接问题,利用冷金属过渡技术和机器人控制成形轨迹搭建快速成形系统,实现5356铝合金快速成形技术研究,控制行走轨迹实现复杂试样的自动化成形,控制行走轨迹和成形参数的变化,能够获得尺寸精度较高,外形复杂的了铝合金试样成形。
　　首先对不同成形参数和成形方法对单道轨迹成形的影响进行研究,结果显示CMT成形方法的成形效果最好,成形的宽度和高度适中,能够获得理想的成形试样。增加预热可以促进成形,使得成形宽度增加,高度降低。
　　研究了成形参数对柱状成形试样的影响,发现随着成形电流的增加,成形的表面状态明显改善,柱状试样的直径也逐渐增加;随着干伸长的增加,成形试样的表面状态和保护效果先是逐渐增加,超过12mm后保护效果变差,并且气孔缺陷增加;随着提升高度的增加,试样的均匀程度先是增加后来降低;CMT成形方法能够获得成形均匀美观,保护效果好的成形试样,脉冲CMT和交流CMT成形试样内部较多气孔缺陷;柱状成形试样的力学性能可达到131MPa,断口中心主要为脆性断口形貌,周围表现为韧性断口形貌。
　　进一步研究了多层成形轨迹的成形工艺和试样的性能关系,归纳总结出工艺参数与轨迹变化之间的规律:层间冷却时间是必需的,合适的冷却时间可以保证成形效率和成形精度;往复变化起弧处可以有效提高成形试样两端的尺寸精度,成形试样平行成形方向上的力学性能高于垂直成形方向上的力学性能;固溶处理后试样的整体力学性能得到提高,尤其是垂直成形方向上的力学性能得到明显的提高;平行成形方向上拉伸试样的断口主要为韧性断口,垂直成形方向上的拉伸试样断口表现为脆断和准解理断裂。
　　采用冷金属过渡技术的快速成形方法,进行简单实体材料的成形,分析尺寸精度、成形的效率及成形状态,实现船用三叶螺旋桨的快速成形制造研究,验证电弧快速成行技术可以实现复杂成形试样的粗加工。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 快速成形国内外研究现状

1.3 焊接机器人应用

1.4本文主要研究内容

第2章 实验系统的建立和分析方法

2.1 试验系统的建立

2.2 实验材料

2.3 试验分析与测试方法

第3章 工艺参数对单道成形轨迹的影响

3.1 工艺参数对成形系数影响

3.2 成形方法对成形系数影响

3.3 预热温度对成形系数影响

3.4 本章小结

第4章 工艺参数对柱状成形影响和力学性能分析

4.1 焊接参数对柱状成形影响

4.2 柱状成形试样的力学性能分析

4.3 本章小结

第5章 多层焊成形轨迹及工艺研究

5.1 成形工艺对成形试样的影响

5.2 多层焊成形试样性能分析

5.3 热处理对性能影响

5.4 成形试样的断口分析

5.5 成形试样的组织分析

5.6 本章小结

第6章 实体三维零件的快速成形工艺

6.1 立方体试样的成形

6.2 双道路径锥形筒状试样成形

6.3 倾斜曲面的成形

6.4 复杂曲面船用螺旋桨的成形

6.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢