等离子增材制造成形不锈钢零件特性及尺寸精度研究
发布时间：2022-01-15 09:12
现有的激光增材制造（SLS与SLM）与电子束增材制造技术成形零件虽然质量较好、精度较高,但设备成本和成形效率限制了其工业化的应用。为更好提高增材制造成形效率、降低增材制造成本,采用电弧为热源的增材制造技术成为了新的发展趋势。本文使用等离子弧作为增材制造热源,研究等离子增材成形316L不锈钢零件的尺寸精度与特征,主要的研究成果与内容如下:（1）单熔道研究:确定了电流与堆覆速度、电流与送粉速度成形稳定熔道的工艺窗口,揭示产生不连续（球化、断续）、宽大的熔道及粉末飞溅成形机理。研究了单层单道熔道尺寸影响规律:当电流从30-55A变化时,单层熔道层宽增加、层高下降;当堆覆速度从300-600mm/min,层宽层高都下降;当送粉速度从6-11g/min,层宽层高都上升。验证了单熔道截面轮廓最佳模型,得到抛物线为最优模型。（2）单道多层熔道研究:建立了单层多道直臂体宽度与高度回归方程,得到预测与实际平均误差均不超过10%。进行两组参数的实际验证,验证了其误差率均不超过5%。分析了回归方程得到工艺参数对宽度和高度的影响程度。直臂体零件拉伸强度和断裂延伸率均大于铸造件。水平方向的拉伸强度（575MPa...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
制造设备在世界上的份额分布
处“3D 打印”的物品。1971 年，德国学者 Ujiie(Mitsubishi)[25]使用埋弧焊 SAW（submerged arc weldingIG 等为热源成形了外壁为梯度材料的压力容器。1983 年，德国 Kussmaul 等人[26]采用堆覆成形的方式，制造了厚壁圆柱体大型件（高温合金 20MnMoNi5），其重量达到 79t。1993 年 Prinz 和 Weiss 等人[27]联合发表了专利，其主要内容是在 CNC 数控平台堆覆设备成形零件，称为成形沉积制造装备（Shaped Metal Deposition,SMD）。1994-1999 年，克莱菲尔德大学[28]利用金属沉积技术（SMD），为劳斯莱斯公造引擎外壳。1998 年，英国 Spencer 等人[29]利用六轴机器人、旋转的变位机和电弧堆覆工艺三维零件。如图 1-5 所示为该系统及其成形的零件，系统通过控制温度可降低成件的表面粗糙度。
处“3D 打印”的物品。1971 年，德国学者 Ujiie(Mitsubishi)[25]使用埋弧焊 SAW（submerged arc weldingIG 等为热源成形了外壁为梯度材料的压力容器。1983 年，德国 Kussmaul 等人[26]采用堆覆成形的方式，制造了厚壁圆柱体大型件（高温合金 20MnMoNi5），其重量达到 79t。1993 年 Prinz 和 Weiss 等人[27]联合发表了专利，其主要内容是在 CNC 数控平台堆覆设备成形零件，称为成形沉积制造装备（Shaped Metal Deposition,SMD）。1994-1999 年，克莱菲尔德大学[28]利用金属沉积技术（SMD），为劳斯莱斯公造引擎外壳。1998 年，英国 Spencer 等人[29]利用六轴机器人、旋转的变位机和电弧堆覆工艺三维零件。如图 1-5 所示为该系统及其成形的零件，系统通过控制温度可降低成件的表面粗糙度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]船用钢电弧增材制造的焊道尺寸预测[J]. 张金田,王任甫,王杏华. 材料开发与应用. 2018(02)
[2]电弧增材制造焊缝建模及尺寸规律研究[J]. 闫峘宇,刘文洁,李新宇,高亮. 热加工工艺. 2018(05)
[3]等离子弧增材制造设备与其工艺研究[J]. 许可可,陈克选,仇文杰,赖宇. 热加工工艺. 2017(23)
[4]一种增材与减材复合制造机研究[J]. 刘肖肖,吕福顺,刘原勇,程祥,杨先海. 制造技术与机床. 2017(06)
[5]基于脉冲等离子弧焊的增材再制造工艺研究[J]. 王凯博,吕耀辉,刘玉欣,徐滨士. 装甲兵工程学院学报. 2016(05)
[6]基于等离子焊接的增材再制造焊道尺寸预测模型[J]. 王凯博,吕耀辉,刘玉欣,徐滨士,林建军,孙哲. 热加工工艺. 2016(19)
[7]Ti-6Al-4V钛合金微束等离子弧堆焊增材制造工艺研究[J]. 罗震,张禹,贾鹏. 焊接. 2016(04)
[8]铝合金电弧增材制造焊道宽度尺寸预测[J]. 柏久阳,王计辉,林三宝,杨春利. 焊接学报. 2015(09)
[9]应用于航空领域的金属高性能增材制造技术[J]. 林鑫,黄卫东. 中国材料进展. 2015(09)
[10]增材制造3D零件提高成品质量[J]. 现代制造. 2015 (32)
博士论文
[1]选区激光熔化成型不锈钢零件特性与工艺研究[D]. 王迪.华南理工大学 2011
[2]弧焊机器人金属快速成形研究[D]. 杜乃成.天津大学 2009
硕士论文
[1]不锈钢电弧增材制造成形工艺研究及尺寸精度控制[D]. 尹凡.南京理工大学 2017
[2]基于CMT的铝合金电弧增材制造（3D打印）技术及工艺研究[D]. 张瑞.南京理工大学 2016
[3]电弧增材制造成形尺寸及工艺参数优化研究[D]. 夏然飞.华中科技大学 2016
[4]复合铣削的电弧增材制造路径规划方法与应用研究[D]. 樊建勋.华中科技大学 2016
[5]基于光内同轴送粉光粉耦合及高层成形技术的研究[D]. 崔洪武.苏州大学 2009
[6]等离子熔积制造功能梯度材料零件成形路径规划基础研究[D]. 李海波.华中科技大学 2007
本文编号：3590342
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
制造设备在世界上的份额分布
处“3D 打印”的物品。1971 年，德国学者 Ujiie(Mitsubishi)[25]使用埋弧焊 SAW（submerged arc weldingIG 等为热源成形了外壁为梯度材料的压力容器。1983 年，德国 Kussmaul 等人[26]采用堆覆成形的方式，制造了厚壁圆柱体大型件（高温合金 20MnMoNi5），其重量达到 79t。1993 年 Prinz 和 Weiss 等人[27]联合发表了专利，其主要内容是在 CNC 数控平台堆覆设备成形零件，称为成形沉积制造装备（Shaped Metal Deposition,SMD）。1994-1999 年，克莱菲尔德大学[28]利用金属沉积技术（SMD），为劳斯莱斯公造引擎外壳。1998 年，英国 Spencer 等人[29]利用六轴机器人、旋转的变位机和电弧堆覆工艺三维零件。如图 1-5 所示为该系统及其成形的零件，系统通过控制温度可降低成件的表面粗糙度。
处“3D 打印”的物品。1971 年，德国学者 Ujiie(Mitsubishi)[25]使用埋弧焊 SAW（submerged arc weldingIG 等为热源成形了外壁为梯度材料的压力容器。1983 年，德国 Kussmaul 等人[26]采用堆覆成形的方式，制造了厚壁圆柱体大型件（高温合金 20MnMoNi5），其重量达到 79t。1993 年 Prinz 和 Weiss 等人[27]联合发表了专利，其主要内容是在 CNC 数控平台堆覆设备成形零件，称为成形沉积制造装备（Shaped Metal Deposition,SMD）。1994-1999 年，克莱菲尔德大学[28]利用金属沉积技术（SMD），为劳斯莱斯公造引擎外壳。1998 年，英国 Spencer 等人[29]利用六轴机器人、旋转的变位机和电弧堆覆工艺三维零件。如图 1-5 所示为该系统及其成形的零件，系统通过控制温度可降低成件的表面粗糙度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]船用钢电弧增材制造的焊道尺寸预测[J]. 张金田,王任甫,王杏华. 材料开发与应用. 2018(02)
[2]电弧增材制造焊缝建模及尺寸规律研究[J]. 闫峘宇,刘文洁,李新宇,高亮. 热加工工艺. 2018(05)
[3]等离子弧增材制造设备与其工艺研究[J]. 许可可,陈克选,仇文杰,赖宇. 热加工工艺. 2017(23)
[4]一种增材与减材复合制造机研究[J]. 刘肖肖,吕福顺,刘原勇,程祥,杨先海. 制造技术与机床. 2017(06)
[5]基于脉冲等离子弧焊的增材再制造工艺研究[J]. 王凯博,吕耀辉,刘玉欣,徐滨士. 装甲兵工程学院学报. 2016(05)
[6]基于等离子焊接的增材再制造焊道尺寸预测模型[J]. 王凯博,吕耀辉,刘玉欣,徐滨士,林建军,孙哲. 热加工工艺. 2016(19)
[7]Ti-6Al-4V钛合金微束等离子弧堆焊增材制造工艺研究[J]. 罗震,张禹,贾鹏. 焊接. 2016(04)
[8]铝合金电弧增材制造焊道宽度尺寸预测[J]. 柏久阳,王计辉,林三宝,杨春利. 焊接学报. 2015(09)
[9]应用于航空领域的金属高性能增材制造技术[J]. 林鑫,黄卫东. 中国材料进展. 2015(09)
[10]增材制造3D零件提高成品质量[J]. 现代制造. 2015 (32)
博士论文
[1]选区激光熔化成型不锈钢零件特性与工艺研究[D]. 王迪.华南理工大学 2011
[2]弧焊机器人金属快速成形研究[D]. 杜乃成.天津大学 2009
硕士论文
[1]不锈钢电弧增材制造成形工艺研究及尺寸精度控制[D]. 尹凡.南京理工大学 2017
[2]基于CMT的铝合金电弧增材制造（3D打印）技术及工艺研究[D]. 张瑞.南京理工大学 2016
[3]电弧增材制造成形尺寸及工艺参数优化研究[D]. 夏然飞.华中科技大学 2016
[4]复合铣削的电弧增材制造路径规划方法与应用研究[D]. 樊建勋.华中科技大学 2016
[5]基于光内同轴送粉光粉耦合及高层成形技术的研究[D]. 崔洪武.苏州大学 2009
[6]等离子熔积制造功能梯度材料零件成形路径规划基础研究[D]. 李海波.华中科技大学 2007
本文编号：3590342
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