高氮钢-不锈钢分层交叠结构机器人等离子增材试验研究
发布时间：2021-07-20 04:01
本文基于等离子电弧增材制造工艺,试验高氮钢和不锈钢单道增材大宽高比工艺。研究是否能够通过降低焊道高度,增大宽高比,改善增材熔敷层的表面平整度,并进一步研究表面平整度的改善是否能够提高增材成形件的力学性能。首先进行不锈钢和高氮钢单道增材大宽高比工艺试验。确定不锈钢和高氮钢单道增材焊高最小,宽高比最大的最薄工艺参数,并探究工艺参数对焊道高度的影响程度。选择两组单道不同宽高比（其中一组为最大宽高比）对应的工艺参数进行高氮钢增材,探究搭接率和增材路径对熔敷层表面平整度的影响规律,确定两组宽高比条件下的最佳搭接率均为60%。宽高比λ=17.6时熔敷层的表面平整度均好于λ=7.1,由此说明,降低单道焊道高度,增大宽高比,能在一定程度上改善高氮钢增材熔敷层的表面平整度。采用层层正交路径增材,熔敷层的表面平整度均优于层层叠加路径下的表面平整度。进一步研究单道不同宽高比（其中一组为最大宽高比）条件下,表面平整度的变化对高氮钢增材组织和性能的影响规律。发现两组宽高比条件下,搭接率为60%时,垂直焊缝和平行焊缝方向的抗拉强度和冲击韧性均处于最佳值,其中,垂直焊缝方向抗拉强度达到1180 MPa,冲击韧性值达...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
增材成形件侧壁形貌
硕士学位论文高氮钢-不锈钢分层交叠结构机器人等离子增材试验研究3鲍阳等[13]将实验与数值模拟相结合，研究了道与道之间的增材停留时间对圆形件成形质量的影响，并对金属熔焊环形成形件进行宏观和性能检测，检验了不同起弧方式对成形质量的影响，图1.2为不同层间冷却时间的表面成形图。结果发现，增材制造过程中合理设置层与层之间的冷却时间，对增材成形件的表面质量有一定的提高，但层间冷却时间的设定不是固定的，具体时间要根据增材成形件的实际尺寸来确定。图1.2不同层间冷却时间的表面成形图YongzheLi等[14]设计确定了用于多层多道电弧增材制造的焊道搭接重叠模型。现有的重叠模型仅考虑相邻焊道的几何面积，但忽略了熔化的焊道之间的扩散。该研究的目的是为WAAM开发一种增强型BOM（E.BOM）（如图1.3所示），将焊缝之间的扩散连接考虑在其中。沉积的焊道中的晶粒扩散到已经沉积的相邻焊道晶粒上，其中心点偏离进给（待熔化）线材的中心点。设计实验以探索焊接单道几何形状之间的关系，以及焊缝中心与传送出的线材中心之间的偏移距离。图1.3电弧增材制造焊道搭接理论图孙斌，鲁立等[15]研究了ER316L不锈钢焊丝电弧增材过程中使用的保护气成分以及不同工艺参数下ER316L不锈钢焊丝的成形性能。采用KUKA六自由度悬挂式机器人与福尼斯CMT焊机组成的电弧增材制造平台，研究了不同成分的保护气氛对增材单道成形的宏观质量以及填充金属材料焊丝具体元素含量的影响；使用控制变量法，研究了不同电流（95A～185A）与焊接速度（0.3m/s～0.7m/s）相互匹配下的焊道的成形规律。
硕士学位论文高氮钢-不锈钢分层交叠结构机器人等离子增材试验研究3鲍阳等[13]将实验与数值模拟相结合，研究了道与道之间的增材停留时间对圆形件成形质量的影响，并对金属熔焊环形成形件进行宏观和性能检测，检验了不同起弧方式对成形质量的影响，图1.2为不同层间冷却时间的表面成形图。结果发现，增材制造过程中合理设置层与层之间的冷却时间，对增材成形件的表面质量有一定的提高，但层间冷却时间的设定不是固定的，具体时间要根据增材成形件的实际尺寸来确定。图1.2不同层间冷却时间的表面成形图YongzheLi等[14]设计确定了用于多层多道电弧增材制造的焊道搭接重叠模型。现有的重叠模型仅考虑相邻焊道的几何面积，但忽略了熔化的焊道之间的扩散。该研究的目的是为WAAM开发一种增强型BOM（E.BOM）（如图1.3所示），将焊缝之间的扩散连接考虑在其中。沉积的焊道中的晶粒扩散到已经沉积的相邻焊道晶粒上，其中心点偏离进给（待熔化）线材的中心点。设计实验以探索焊接单道几何形状之间的关系，以及焊缝中心与传送出的线材中心之间的偏移距离。图1.3电弧增材制造焊道搭接理论图孙斌，鲁立等[15]研究了ER316L不锈钢焊丝电弧增材过程中使用的保护气成分以及不同工艺参数下ER316L不锈钢焊丝的成形性能。采用KUKA六自由度悬挂式机器人与福尼斯CMT焊机组成的电弧增材制造平台，研究了不同成分的保护气氛对增材单道成形的宏观质量以及填充金属材料焊丝具体元素含量的影响；使用控制变量法，研究了不同电流（95A～185A）与焊接速度（0.3m/s～0.7m/s）相互匹配下的焊道的成形规律。
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料在坦克装甲车辆上的应用分析[J]. 付华彪,谭昕龙. 中国高新科技. 2018(02)
[2]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)
[3]高氮钢电弧增材制造工艺及组织性能研究[J]. 闻章鲁,周琦,余进. 热加工工艺. 2017(23)
[4]纵向稳态磁场对电弧增材成形零件表面质量和性能影响的研究[J]. 周祥曼,田启华,杜义贤,张海鸥,王桂兰,梅飞翔. 机械工程学报. 2018(02)
[5]冷金属过渡工艺下316L丝材电弧增材的成形性——以法兰打印为例[J]. 孙斌,鲁立,朱平,尚建璐,廖才超,杨红权. 工业技术创新. 2017(04)
[6]电弧增材制造成形工艺影响因素研究[J]. 高福洋,赵文光,高奇,张明辉,孙二举,刘志颖,蒋鹏. 材料开发与应用. 2017(02)
[7]高氮钢电子束焊接接头组织与性能分析[J]. 熊延金,朱军,彭勇,郭顺,周琦. 机械制造与自动化. 2017(01)
[8]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)
[9]电弧增材成形中熔积层表面形貌对电弧形态影响的仿真[J]. 周祥曼,张海鸥,王桂兰,柏兴旺. 物理学报. 2016(03)
[10]基于不同搭接率的激光熔覆温度场数值模拟研究[J]. 宫新勇,罗建国,高士友,咸士玉,胡兴志. 华北科技学院学报. 2015(06)
博士论文
[1]异质模量层状碳化硼复合材料的设计及韧化机制研究[D]. 刘莹莹.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]铝合金电弧增材制造过程中电弧特征与气孔的在线光谱诊断[D]. 徐振杰.华中科技大学 2016
[2]钛合金电弧复合成形工艺基础研究[D]. 陈清勇.华中科技大学 2016
本文编号：3292084
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
增材成形件侧壁形貌
硕士学位论文高氮钢-不锈钢分层交叠结构机器人等离子增材试验研究3鲍阳等[13]将实验与数值模拟相结合，研究了道与道之间的增材停留时间对圆形件成形质量的影响，并对金属熔焊环形成形件进行宏观和性能检测，检验了不同起弧方式对成形质量的影响，图1.2为不同层间冷却时间的表面成形图。结果发现，增材制造过程中合理设置层与层之间的冷却时间，对增材成形件的表面质量有一定的提高，但层间冷却时间的设定不是固定的，具体时间要根据增材成形件的实际尺寸来确定。图1.2不同层间冷却时间的表面成形图YongzheLi等[14]设计确定了用于多层多道电弧增材制造的焊道搭接重叠模型。现有的重叠模型仅考虑相邻焊道的几何面积，但忽略了熔化的焊道之间的扩散。该研究的目的是为WAAM开发一种增强型BOM（E.BOM）（如图1.3所示），将焊缝之间的扩散连接考虑在其中。沉积的焊道中的晶粒扩散到已经沉积的相邻焊道晶粒上，其中心点偏离进给（待熔化）线材的中心点。设计实验以探索焊接单道几何形状之间的关系，以及焊缝中心与传送出的线材中心之间的偏移距离。图1.3电弧增材制造焊道搭接理论图孙斌，鲁立等[15]研究了ER316L不锈钢焊丝电弧增材过程中使用的保护气成分以及不同工艺参数下ER316L不锈钢焊丝的成形性能。采用KUKA六自由度悬挂式机器人与福尼斯CMT焊机组成的电弧增材制造平台，研究了不同成分的保护气氛对增材单道成形的宏观质量以及填充金属材料焊丝具体元素含量的影响；使用控制变量法，研究了不同电流（95A～185A）与焊接速度（0.3m/s～0.7m/s）相互匹配下的焊道的成形规律。
硕士学位论文高氮钢-不锈钢分层交叠结构机器人等离子增材试验研究3鲍阳等[13]将实验与数值模拟相结合，研究了道与道之间的增材停留时间对圆形件成形质量的影响，并对金属熔焊环形成形件进行宏观和性能检测，检验了不同起弧方式对成形质量的影响，图1.2为不同层间冷却时间的表面成形图。结果发现，增材制造过程中合理设置层与层之间的冷却时间，对增材成形件的表面质量有一定的提高，但层间冷却时间的设定不是固定的，具体时间要根据增材成形件的实际尺寸来确定。图1.2不同层间冷却时间的表面成形图YongzheLi等[14]设计确定了用于多层多道电弧增材制造的焊道搭接重叠模型。现有的重叠模型仅考虑相邻焊道的几何面积，但忽略了熔化的焊道之间的扩散。该研究的目的是为WAAM开发一种增强型BOM（E.BOM）（如图1.3所示），将焊缝之间的扩散连接考虑在其中。沉积的焊道中的晶粒扩散到已经沉积的相邻焊道晶粒上，其中心点偏离进给（待熔化）线材的中心点。设计实验以探索焊接单道几何形状之间的关系，以及焊缝中心与传送出的线材中心之间的偏移距离。图1.3电弧增材制造焊道搭接理论图孙斌，鲁立等[15]研究了ER316L不锈钢焊丝电弧增材过程中使用的保护气成分以及不同工艺参数下ER316L不锈钢焊丝的成形性能。采用KUKA六自由度悬挂式机器人与福尼斯CMT焊机组成的电弧增材制造平台，研究了不同成分的保护气氛对增材单道成形的宏观质量以及填充金属材料焊丝具体元素含量的影响；使用控制变量法，研究了不同电流（95A～185A）与焊接速度（0.3m/s～0.7m/s）相互匹配下的焊道的成形规律。
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料在坦克装甲车辆上的应用分析[J]. 付华彪,谭昕龙. 中国高新科技. 2018(02)
[2]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)
[3]高氮钢电弧增材制造工艺及组织性能研究[J]. 闻章鲁,周琦,余进. 热加工工艺. 2017(23)
[4]纵向稳态磁场对电弧增材成形零件表面质量和性能影响的研究[J]. 周祥曼,田启华,杜义贤,张海鸥,王桂兰,梅飞翔. 机械工程学报. 2018(02)
[5]冷金属过渡工艺下316L丝材电弧增材的成形性——以法兰打印为例[J]. 孙斌,鲁立,朱平,尚建璐,廖才超,杨红权. 工业技术创新. 2017(04)
[6]电弧增材制造成形工艺影响因素研究[J]. 高福洋,赵文光,高奇,张明辉,孙二举,刘志颖,蒋鹏. 材料开发与应用. 2017(02)
[7]高氮钢电子束焊接接头组织与性能分析[J]. 熊延金,朱军,彭勇,郭顺,周琦. 机械制造与自动化. 2017(01)
[8]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)
[9]电弧增材成形中熔积层表面形貌对电弧形态影响的仿真[J]. 周祥曼,张海鸥,王桂兰,柏兴旺. 物理学报. 2016(03)
[10]基于不同搭接率的激光熔覆温度场数值模拟研究[J]. 宫新勇,罗建国,高士友,咸士玉,胡兴志. 华北科技学院学报. 2015(06)
博士论文
[1]异质模量层状碳化硼复合材料的设计及韧化机制研究[D]. 刘莹莹.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]铝合金电弧增材制造过程中电弧特征与气孔的在线光谱诊断[D]. 徐振杰.华中科技大学 2016
[2]钛合金电弧复合成形工艺基础研究[D]. 陈清勇.华中科技大学 2016
本文编号：3292084
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