高强钢等离子电弧增材工艺及增韧研究
发布时间：2020-12-27 08:42
本课题基于机器人等离子弧增材制造技术,针对ER130S-G高强钢为研究对象,对高强钢等离子弧增材成形工艺及增韧进行研究。采用Design-Expert软件对单道多层直壁体进行成形尺寸建模及模型优化,得出优化后的层宽与层高和工艺参数之间的数学表达式。针对熔敷道的宽高比对高强钢道间搭接平整度影响研究,采用多项式拟合曲线来得出在不同宽高比下搭接率与平整度之间的关系,得出当采用大的宽高比时如本文中的11.61,熔敷层能够得到较佳的平整度。研究熔敷电流、送丝速度、层间温度等三个工艺参数分别对高强钢增材件微观组织和力学性能的影响规律。结果显示,不同熔敷电流下试样的拉伸强度均达到1000MPa以上,Y方向（平行堆积速度方向）的抗冲击能力、延伸率均高于X方向（垂直堆积速度方向）;采用110A电流时相对于90A电流下延伸率提高了167%,同时冲击韧性提高11.11%。层间温度为40℃时,相比于120℃的层间温度下,延伸率提高47.83%,冲击韧性提高19.81%;送丝速度为0.75m/min,相比于1.05m/min送丝速度下,抗拉强度提高10.91%,延伸率提高228.91%,冲击韧性提高45.98%...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同方向的打印成形多孔结构[17]
硕士学位论文高强钢等离子电弧增材工艺及增韧研究3a)45°，b)水平，c)45°放置含翘曲和缺口，d)水平放置含孔洞和缺口图1.1不同方向的打印成形多孔结构[17]a)扫描功率，b)成形长度，c)扫描速度，d)扫描间隔图1.2相对收缩与各工艺参数的关系[18]清华大学的颜永年等[19]针对电子束选区熔化成形技术过程中金属粉末在电子束作用下容易溃散的特点，进行不同形状的316L不锈钢粉末的成形研究，得出两种粉末相结合，既能够提高粉末抗溃散的能力，同时也能够克服粉末熔化后聚球现象。同时针对成形过程中各个成形区域的温度场分布特性，提出了成形件旋转法和多连通区域零件的薄层切割法，通过这些方法能够较好地解决成形件第一条扫描线球化和成形区域不同部位的所需温度不一样的问题，从而简化了数据处理过程。北京航空航天大学的王志会[20]等研究了激光粉末增材超高强钢AF1410的微观组织和力学性能。得出直接沉积态的高强钢熔敷层厚板微观组织呈现处定向凝固的特征，而
硕士学位论文高强钢等离子电弧增材工艺及增韧研究5a)CMT，b)CMT-P，c)CMT-ADV，d)CMT-PADV图1.3不同的CMT工艺方法下Al-Cu合金电弧增材气孔[23]Xiong等[25]采用GMAW电弧增材方法，研究层间温度对薄壁零件的侧表面粗糙度的影响，如图1.4所示。其中a)为20℃，b)为120℃，c)为300℃，d)为450℃。研究表明，层间温度越低，薄壁件侧表面的粗糙度越小，表面精度越高。a)20℃，b)120℃，c)300℃，d)450℃图1.4层间温度对薄壁零件的侧表面粗糙度的影响[25]Chen等[26]研究了热处理对316L不锈钢电弧增材的显微组织和力学性能的影响。如图1.5所示。其中a)为原始形貌，b)为1000℃1h，c)为1100℃1h，d)为1200℃1h，e)为1200℃4h。结果表明，通过1000℃的热处理后，随着残留δ铁素体的球化有效的增加不锈钢中的σ相的数量，由于σ相数量提高，其屈服强度和抗拉强度也增大，但是延伸率下降；当在1100和1200热处理一个小时后，σ相完全溶解在γ基体中，致使其强度下降，并且随着热处理温度的升高，δ铁素体的含量减少；柱状晶形态在热处理前后并没有什么变化；在1200℃下长时间保温，发现晶粒出现明显长大现象，且原先的柱状枝晶转随着σ和δ相的溶解变成等轴晶形态。同时研究结果表明随着热处理温度和时
【参考文献】：
期刊论文
[1]高强钢船体结构的增材制造技术[J]. 刘水根,郑磊,谢锐,张海鸥,王桂兰. 热加工工艺. 2018(22)
[2]激光选区烧结马氏体时效钢多孔框架的微结构缺陷及力学性能影响分析[J]. 文聘,叶红玲,杨庆生. 机械工程学报. 2018(17)
[3]双丝CMT堆焊高强钢工艺[J]. 韩善果,刘朋,易耀勇,蔡得涛. 焊接技术. 2018(03)
[4]增材制造原材料发展现状[J]. 邓丽荣,王晓刚,陆树河,华小虎. 科技资讯. 2016(24)
[5]铝合金激光-电弧复合增材制造工艺分析[J]. 王鹏,张兆栋,宋刚,刘黎明. 焊接技术. 2016(10)
[6]激光增材制造AF1410超高强度钢组织与力学性能研究[J]. 王志会,王华明,刘栋. 中国激光. 2016(04)
[7]丝材电弧增材制造技术研究现状与趋势[J]. 耿海滨,熊江涛,黄丹,李京龙,朱志华. 焊接. 2015(11)
[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]电弧微铸轧复合增材新方法制造高强度钢零件[J]. 王桂兰,符友恒,梁立业,张海鸥. 热加工工艺. 2015(13)
博士论文
[1]基于TIG堆焊技术的熔焊成型轨迹规划研究[D]. 胡瑢华.南昌大学 2007
硕士论文
[1]电弧熔丝增材制造高强钢零件工艺基础研究[D]. 曹嘉明.华中科技大学 2017
[2]微量元素对焊缝金属组织及性能的影响研究[D]. 牛犇.昆明理工大学 2016
[3]激光熔覆Fe-Al复合涂层研究及数值模拟[D]. 李德英.华东交通大学 2011
本文编号：2941439
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同方向的打印成形多孔结构[17]
硕士学位论文高强钢等离子电弧增材工艺及增韧研究3a)45°，b)水平，c)45°放置含翘曲和缺口，d)水平放置含孔洞和缺口图1.1不同方向的打印成形多孔结构[17]a)扫描功率，b)成形长度，c)扫描速度，d)扫描间隔图1.2相对收缩与各工艺参数的关系[18]清华大学的颜永年等[19]针对电子束选区熔化成形技术过程中金属粉末在电子束作用下容易溃散的特点，进行不同形状的316L不锈钢粉末的成形研究，得出两种粉末相结合，既能够提高粉末抗溃散的能力，同时也能够克服粉末熔化后聚球现象。同时针对成形过程中各个成形区域的温度场分布特性，提出了成形件旋转法和多连通区域零件的薄层切割法，通过这些方法能够较好地解决成形件第一条扫描线球化和成形区域不同部位的所需温度不一样的问题，从而简化了数据处理过程。北京航空航天大学的王志会[20]等研究了激光粉末增材超高强钢AF1410的微观组织和力学性能。得出直接沉积态的高强钢熔敷层厚板微观组织呈现处定向凝固的特征，而
硕士学位论文高强钢等离子电弧增材工艺及增韧研究5a)CMT，b)CMT-P，c)CMT-ADV，d)CMT-PADV图1.3不同的CMT工艺方法下Al-Cu合金电弧增材气孔[23]Xiong等[25]采用GMAW电弧增材方法，研究层间温度对薄壁零件的侧表面粗糙度的影响，如图1.4所示。其中a)为20℃，b)为120℃，c)为300℃，d)为450℃。研究表明，层间温度越低，薄壁件侧表面的粗糙度越小，表面精度越高。a)20℃，b)120℃，c)300℃，d)450℃图1.4层间温度对薄壁零件的侧表面粗糙度的影响[25]Chen等[26]研究了热处理对316L不锈钢电弧增材的显微组织和力学性能的影响。如图1.5所示。其中a)为原始形貌，b)为1000℃1h，c)为1100℃1h，d)为1200℃1h，e)为1200℃4h。结果表明，通过1000℃的热处理后，随着残留δ铁素体的球化有效的增加不锈钢中的σ相的数量，由于σ相数量提高，其屈服强度和抗拉强度也增大，但是延伸率下降；当在1100和1200热处理一个小时后，σ相完全溶解在γ基体中，致使其强度下降，并且随着热处理温度的升高，δ铁素体的含量减少；柱状晶形态在热处理前后并没有什么变化；在1200℃下长时间保温，发现晶粒出现明显长大现象，且原先的柱状枝晶转随着σ和δ相的溶解变成等轴晶形态。同时研究结果表明随着热处理温度和时
【参考文献】：
期刊论文
[1]高强钢船体结构的增材制造技术[J]. 刘水根,郑磊,谢锐,张海鸥,王桂兰. 热加工工艺. 2018(22)
[2]激光选区烧结马氏体时效钢多孔框架的微结构缺陷及力学性能影响分析[J]. 文聘,叶红玲,杨庆生. 机械工程学报. 2018(17)
[3]双丝CMT堆焊高强钢工艺[J]. 韩善果,刘朋,易耀勇,蔡得涛. 焊接技术. 2018(03)
[4]增材制造原材料发展现状[J]. 邓丽荣,王晓刚,陆树河,华小虎. 科技资讯. 2016(24)
[5]铝合金激光-电弧复合增材制造工艺分析[J]. 王鹏,张兆栋,宋刚,刘黎明. 焊接技术. 2016(10)
[6]激光增材制造AF1410超高强度钢组织与力学性能研究[J]. 王志会,王华明,刘栋. 中国激光. 2016(04)
[7]丝材电弧增材制造技术研究现状与趋势[J]. 耿海滨,熊江涛,黄丹,李京龙,朱志华. 焊接. 2015(11)
[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]电弧微铸轧复合增材新方法制造高强度钢零件[J]. 王桂兰,符友恒,梁立业,张海鸥. 热加工工艺. 2015(13)
博士论文
[1]基于TIG堆焊技术的熔焊成型轨迹规划研究[D]. 胡瑢华.南昌大学 2007
硕士论文
[1]电弧熔丝增材制造高强钢零件工艺基础研究[D]. 曹嘉明.华中科技大学 2017
[2]微量元素对焊缝金属组织及性能的影响研究[D]. 牛犇.昆明理工大学 2016
[3]激光熔覆Fe-Al复合涂层研究及数值模拟[D]. 李德英.华东交通大学 2011
本文编号：2941439
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