针对电弧快速成形的双丝焊系统研制及其成形技术研究

发布时间：2020-04-10 10:10

【摘要】：电弧快速成形技术是依靠电弧熔化金属焊丝,按照设定的轨迹进行快速堆积成形的技术,其成形件具有力学性能良好,致密度高的优点,具有极大的发展潜力。本课题为了提高电弧快速成形的尺寸控制精度和成形件表面质量,进行了针对双丝焊系统及双丝成形技术的研究。首先进行了焊接设备的改进和双丝焊枪的设计,为焊接系统加设了一套细焊丝送丝设备,并且使用PLC对两套送丝系统进行控制。为了满足双丝焊接系统的工作要求,设计了一体式双丝焊枪,焊枪能够使用两种不同直径的焊丝进行成形工作,并且将细丝送丝机构集成至焊枪,提高成形系统集成性。随后进行了控制程序的编写,控制程序通过当前送丝速度和速度阈值的大小关系判断两送丝机构的工作状态。在成形过程中,系统能够通过触摸屏增减送丝速度,当送丝速度达到速度阈值时,能够进行焊丝的切换。最后完成整个双丝焊接系统的设计后,分别进行粗细两焊丝的成形试验,探究焊接参数对成形形貌的影响,通过细焊丝成形焊道和粗焊丝成形焊道的尺寸对比,得出当细丝实际送丝速度达到设定送丝速度的3.0倍时,同参数下两焊道尺寸最为接近,保持此实际送丝速度和设定送丝速度的比值,进行一焊丝先加速另一焊丝延迟后减速的交替成形试验,探究焊丝切换过程中减速送丝延迟时长对焊缝成形的影响。当减速延迟较低时,成形焊缝会出现先凹后凸的缺陷,当减速延迟达到切换过程总时长的60%时,能得到比较美观的焊缝形貌,当减速延迟继续增大,焊缝中间会出现凸起的缺陷。使用成形良好的减速延迟,进行递变参数双丝交替成形和跳变参数交替成形验证此参数在其他方式交替成形下能否适用,并且经试验验证,该减速延迟下,能够得到成形较为美观的成形焊缝。
【图文】：

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随着生产力与技术的不断发展，节约化制造、集成化制造已被和企业所重视［Ｎ３］，快速成形技术作为其中的翘楚，更是受到了各。目前，快速成形技术已成为国防军工、航空航天等重要领域的军事、航天和经济等领域起到了强大的推动性作用Ｗ。快速成形难以涉足的领域，譬如：修复破损的机械零件，并使其恢复原本零件制造，直接成形传统制造业难以加工的复杂零件。逡逑形技术（Ｒａｐｉｄ邋Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ），也叫做增材制造技术［５］，与其相对、铣、磨、刨等减材加工技术。快速成形技术主要通过三维模型形，利用软件进行分层、切片和路径规划后，按照所得的成形路径４］。快速成形工作流程图如图１－１所示。相对于传统加工方式，快行传统流程中的装夹、切削、锻造等工序。只需要依据设计或扫成路径规划，即可使用快速成形设备将材料堆积成实体零件，从而式难以制造的复杂零件，实现了制造业所追求的“自由制造”邋［９］。和应用能大大减少制造工序，实现了复杂零件的一次成型。该技、医疗等高精尖领域得到了广泛应用［１（）＿１１］。逡逑

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间部分由于其后成形层的回火作用，成形件温度梯度减小，造成硬度略有低，但硬度逡逑值变化不大，成形件由下至上的硬度呈现Ｕ形分布。逡逑新疆大学的乌日西开？艾依提等［４１］以丝材Ｔｉ－６Ａ１－４Ｖ为成形材料进行了等离子弧逡逑快速成形试验，研究了焊接电流、脉冲频率、占空比、等离子气体流量、送丝速度和逡逑焊接速度对快速成形焊缝的宽高比的影响规律，最终得出电流大小和送丝速度为轨迹逡逑宽高比的主要影响因素，同时还得出了轨迹宽高比越大，，成形表面越平整，成形件力逡逑学性能越好的结论。逡逑机械科学研宄院的徐富家等［４Ｍ３］使用Ｉｎｃｏｎｅｌ邋６２５合金焊丝进行了等离子快速成逡逑形试验，发现了成形件组织主要为胞状树枝晶，层间组织由于热积累，呈现为细小的逡逑枝晶。而后，又进行了两种不同路径下的成形试验，路径如图１－２所示。研宄了成形逡逑件的力学性能及微观组织，交替路径成形零件沿着堆积方向纵向生长，层间组织细小逡逑而紧密，交叉路径成形虽然促进了细小枝晶生成，但脆性组织也会大量析出，经研究逡逑得出，不同的路径影响了热输入和散热，使成形件内部出现了不同的温度梯度，对微逡逑观组织的生长产生了影响。逡逑逦逦第ｎ＋２邋层１１１逦
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG444

【参考文献】