双热填丝等离子电弧增材制造工艺与组织性能研究
发布时间：2021-06-17 17:55
丝材增材制造工艺以金属丝材为填加材料,具有生产成本低、成形精度高等特点,在生产制造大型零件方面具有显著优势。本论文基于等离子电弧增材制造工艺,将其与双填丝技术和热丝焊接技术结合,提出一种新型双热填丝等离子电弧增材制造（Double Hot-Wire and Plasma arc Additive Manufacturing,DHW-PAM）工艺。以高氮钢丝材和308L不锈钢丝材为填加材料,进行了热填丝与冷填丝增材对比试验的研究,并深入探究了堆敷速度和填丝工艺在成形效率、显微组织和力学性能等方面的影响规律。首先进行了DHW-PAM系统的设计与构建。在原有等离子电弧增材制造系统的基础上,采用二套可独立调节的送丝装置送进丝材,并采用二台恒流电源进行丝材加热,从而构成精密灵活可控的双热填丝增材制造装置。在焊接电源电流电压监测系统上重新设计了热丝电流电压监测模块和增材过程层间温度检测模块以及监控和查询软件,完善了过程监控系统。设计的DHW-PAM系统满足双热填丝增材制造的需求,能够对双热填丝增材过程进行实时监测与过程特征判别,实现工艺规范优化。然后进行高氮钢单冷填丝和单热填丝增材对比试验研究,探...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
增材制造系统及试样横截面
增材制造过
硕士学位论文双热填丝等离子电弧增材制造工艺与组织性能研究5两个电弧能够单独控制，适用于所有材质的丝材尤其是有色金属的焊接和增材制造，其工作原理如图1.3（b）所示；（3）高频感应加热方式就是通过高频电流对丝材进行加热。具体原理为高频交变电流能够产生高频交变的磁场，该磁场能够在丝材的表面形成涡流，从而使丝材在送进电弧之前实现预热，该方法的加热速度快、效率高，并且能够消除磁偏吹的现象，具体原理如图1.3（c）所示。（a）电阻热丝原理（b）电弧热丝原理（c）高频感应热丝原理图1.3热丝原理示意图1.3.2热填丝电弧增材制造技术研究现状目前，热填丝焊接技术在钨极氩弧焊和激光焊领域已经得到了一定的发展，但对于将热填丝方法应用于增材制造领域的要求还难以满足，因此各个研究机构都在该领域进行了深入地研究。FujunCao等[38]采用热传导的方式构建了热丝TIG焊接装置，并建立了热丝焊接温度控制模型，该模型能够将丝材的加热温度稳定的控制在220℃，然后将该热丝TIG焊接工艺与传统TIG焊接工艺进行对比并探究了二种工艺的差别。试验结果表明，该工艺能够稳定的送进温度为220℃的丝材，并将焊接效率提高到一倍以上，同时改善焊缝区的显微组织、提高焊接接头的力学性能。MarkusBambach等[39]将激光粉末增材、激光冷填丝增材和激光热填丝增材三种工艺作对比，并对IN718增材试样的表面成形、显微组织和力学性能进行分析。结果表明，丝材增材制造的试样表面成形质量更高，且热丝增材工艺能够将试样的成形效率提高到
【参考文献】：
期刊论文
[1]堆覆速度对等离子弧双填丝增材制造碳钢堆覆层组织和性能的影响[J]. 刘思余,冯曰海,占彬,罗振娇,方乐乐. 机械工程材料. 2018(09)
[2]Al-Cu-Mg合金电弧增材制造技术研究[J]. 祁泽武,从保强,齐铂金,孙红叶,张睿泽. 焊接技术. 2018(04)
[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]丝材电弧增材制造技术研究现状及展望[J]. 王庭庭,张元彬,谢岳良. 电焊机. 2017(08)
[5]铝合金双丝VP-GTAW增材构件组织和性能[J]. 孙红叶,从保强,祁泽武,齐铂金,赵罡,丁佳洛. 稀有金属材料与工程. 2017(08)
[6]旁路耦合微束等离子弧增材制造[J]. 黄健康,杨茂鸿,李挺,于永龙,石玗,樊丁. 上海交通大学学报. 2016(12)
[7]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)
[8]沉积路径对等离子弧快速成形Inconel625合金组织及性能的影响[J]. 徐富家,吕耀辉,黄瑞生,雷振,王威. 焊接学报. 2016(08)
[9]热丝在窄间隙焊接中的研究现状[J]. 李海龙,王智慧,邹捷,李艳家,侯静伟. 焊管. 2016(07)
[10]金属快速成型技术的研究进展[J]. 单雪海,周建平,许燕. 机床与液压. 2016(07)
本文编号：3235650
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
增材制造系统及试样横截面
增材制造过
硕士学位论文双热填丝等离子电弧增材制造工艺与组织性能研究5两个电弧能够单独控制，适用于所有材质的丝材尤其是有色金属的焊接和增材制造，其工作原理如图1.3（b）所示；（3）高频感应加热方式就是通过高频电流对丝材进行加热。具体原理为高频交变电流能够产生高频交变的磁场，该磁场能够在丝材的表面形成涡流，从而使丝材在送进电弧之前实现预热，该方法的加热速度快、效率高，并且能够消除磁偏吹的现象，具体原理如图1.3（c）所示。（a）电阻热丝原理（b）电弧热丝原理（c）高频感应热丝原理图1.3热丝原理示意图1.3.2热填丝电弧增材制造技术研究现状目前，热填丝焊接技术在钨极氩弧焊和激光焊领域已经得到了一定的发展，但对于将热填丝方法应用于增材制造领域的要求还难以满足，因此各个研究机构都在该领域进行了深入地研究。FujunCao等[38]采用热传导的方式构建了热丝TIG焊接装置，并建立了热丝焊接温度控制模型，该模型能够将丝材的加热温度稳定的控制在220℃，然后将该热丝TIG焊接工艺与传统TIG焊接工艺进行对比并探究了二种工艺的差别。试验结果表明，该工艺能够稳定的送进温度为220℃的丝材，并将焊接效率提高到一倍以上，同时改善焊缝区的显微组织、提高焊接接头的力学性能。MarkusBambach等[39]将激光粉末增材、激光冷填丝增材和激光热填丝增材三种工艺作对比，并对IN718增材试样的表面成形、显微组织和力学性能进行分析。结果表明，丝材增材制造的试样表面成形质量更高，且热丝增材工艺能够将试样的成形效率提高到
【参考文献】：
期刊论文
[1]堆覆速度对等离子弧双填丝增材制造碳钢堆覆层组织和性能的影响[J]. 刘思余,冯曰海,占彬,罗振娇,方乐乐. 机械工程材料. 2018(09)
[2]Al-Cu-Mg合金电弧增材制造技术研究[J]. 祁泽武,从保强,齐铂金,孙红叶,张睿泽. 焊接技术. 2018(04)
[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]丝材电弧增材制造技术研究现状及展望[J]. 王庭庭,张元彬,谢岳良. 电焊机. 2017(08)
[5]铝合金双丝VP-GTAW增材构件组织和性能[J]. 孙红叶,从保强,祁泽武,齐铂金,赵罡,丁佳洛. 稀有金属材料与工程. 2017(08)
[6]旁路耦合微束等离子弧增材制造[J]. 黄健康,杨茂鸿,李挺,于永龙,石玗,樊丁. 上海交通大学学报. 2016(12)
[7]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)
[8]沉积路径对等离子弧快速成形Inconel625合金组织及性能的影响[J]. 徐富家,吕耀辉,黄瑞生,雷振,王威. 焊接学报. 2016(08)
[9]热丝在窄间隙焊接中的研究现状[J]. 李海龙,王智慧,邹捷,李艳家,侯静伟. 焊管. 2016(07)
[10]金属快速成型技术的研究进展[J]. 单雪海,周建平,许燕. 机床与液压. 2016(07)
本文编号：3235650
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