316不锈钢TIG电弧增材制造工艺及性能研究

发布时间：2021-08-11 08:37

　　不锈钢已成为现代工业三大支柱材料之一,其中316奥氏体不锈钢因其良好的性能在管道制造中具有广泛的应用,传统管道制造主要采用整体锻造和锻焊,但是均存在很多问题,增材制造因制造成本低、成形速率高、智能化等优点,因此课题考虑利用增材制造的方法研究管道支管结构件。本文采用TIG电弧以及激光-TIG复合热源对316奥氏体不锈钢进行增材制造。确定了行走速度、送丝速度、电弧电流的范围并得到了最优参数,考察最优情况下墙体尺寸、微观形貌以及显微硬度,研究了单一参数对墙体的成形尺寸、微观形貌以及显微硬度的影响,在最优参数的基础上,引入小功率激光研究激光功率变化对墙体的成形尺寸、微观形貌以及显微硬度的影响,研究了激光引入后,电弧形貌以及熔池形貌的变化,最后在最优参数条件下,堆积圆管件,研究路径改变对墙体成形及力学性能的影响,实验均取得较好的结果。单TIG电弧研究结果表明:为获得好的堆焊层成形,应保证焊接电流和焊接速度为正相关关系。钨极角度的变化,表现为电弧力对熔池的作用方式的改变,钨极角度不适合时会带来墙体高度和宽度的不稳定。电弧电流的变化主要表现为对重熔区区域大小及晶粒粗细的影响。层间冷却温度的变化对墙体... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 不锈钢的性能及分类
    1.2 316奥氏体不锈钢的特点及应用
        1.2.1 316奥氏体不锈钢的性能
        1.2.2 316奥氏体不锈钢的应用
    1.3 增材制造的概念
    1.4 不同热源下的增材制造
        1.4.1 激光增材制造
        1.4.2 电子束增材制造
        1.4.3 电弧增材制造
        1.4.4 激光-电弧复合热源增材制造
    1.5 本课题背景及研究内容
        1.5.1 课题背景
        1.5.2 本文的研究内容
2 试验材料、设备及方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
    2.3 试验方法
        2.3.1 焊前准备
        2.3.2 堆积过程
        2.3.3 堆积后分析
3 单TIG电弧实验参数范围的确定
    3.1 实验参数匹配对焊缝成形的影响
        3.1.1 行走速度和电弧电流匹配墙体宽度变化规律
        3.1.2 墙体成形规律
    3.2 微观形貌变化规律
    3.3 显微硬度变化规律
    3.4 分析讨论
    3.5 本章小结
4 单一焊接参数对墙体微观组织和力学性能的影响
    4.1 钨极角度对墙体的影响
        4.1.1 钨极角度变化对墙体尺寸的影响
        4.1.2 钨极角度变化对微观组织的影响
        4.1.3 钨极角度变化对显微硬度的影响
    4.2 电弧电流对墙体的影响
        4.2.1 电弧电流变化对墙体尺寸的影响
        4.2.2 电弧电流变化对微观组织的影响
        4.2.3 电弧电流变化对显微硬度的影响
    4.3 层间冷却时间对墙体的影响
        4.3.1 层间冷却对墙体尺寸的影响
        4.3.2 层间冷却时间变化对微观组织的影响
        4.3.3 层间冷却时间变化对显微硬度的影响
    4.4 送丝速度对墙体的影响
        4.4.1 送丝速度变化对墙体尺寸的影响
        4.4.2 送丝速度变化对微观组织的影响
        4.4.3 送丝速度变化对显微硬度的影响
    4.5 行走速度对墙体的影响
        4.5.1 行走速度变化对墙体尺寸的影响
        4.5.2 行走速度变化对微观组织的影响
        4.5.3 行走速度变化对显微硬度的影响
    4.6 分析讨论
        4.6.1 单道多层墙体尺寸理想模型
        4.6.2 单道多层墙体尺寸验证
    4.7 本章小结
5 不锈钢激光-电弧复合增材制造工艺及组织研究
    5.1 激光功率对墙体成形的影响
    5.2 激光功率对微观组织的影响
    5.3 激光功率对抗拉强度和延伸率的影响
    5.4 激光功率对显微硬度的影响
    5.5 激光功率对电弧形貌及熔池的影响
    5.6 分析讨论
    5.7 本章小结
6 单道多层墙体路径优化及增材简单构件
    6.1 单道多层墙体路径优化
    6.2 最优参数圆管堆积成型
    6.3 圆管堆积力学性能
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]激光诱导MIG电弧增材制造5356铝合金薄壁零件组织及力学性能[J]. 孙承帅,张兆栋,刘黎明.  焊接技术. 2017(05)
[2]熔滴主动靶向的激光间接电弧复合增材制造技术初探[J]. 王立伟,陈树君,肖珺,魏蓬生.  焊接学报. 2017(03)
[3]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)
[4]电子束选区熔化增材制造技术研究现状分析[J]. 邢希学,潘丽华,王勇,徐富家,王廷,苏帅.  焊接. 2016(07)
[5]MIG焊参数及路径对增材制造熔敷层尺寸的影响[J]. 赵孝祥,孙策,叶福兴,罗震.  焊接. 2016(04)
[6]基板散热作用对电弧堆焊成形中熔宽调控的影响[J]. 柏久阳,范成磊,林三宝,杨春利.  焊接学报. 2016(03)
[7]增材制造及其航空航天领域的发展现状[J]. 王忻凯,王乾俸.  中小企业管理与科技(中旬刊). 2015(12)
[8]低功率脉冲激光-电弧复合热源高效焊接过程中的“匙孔”行为研究[J]. 李陈宾,史吉鹏,刘黎明.  机械工程学报. 2016(02)
[9]TIG增材制造TC4钛合金力学性能及工艺参数的影响规律[J]. 张萍,刘德波,师建行,林三宝,刘宁.  焊接. 2015(10)
[10]热处理对激光选区熔化成形316不锈钢组织与拉伸性能的影响[J]. 丁利,李怀学,王玉岱,黄志涛.  中国激光. 2015(04)

博士论文
[1]低功率YAG激光+TIG复合热源焊接技术研究[D]. 郝新锋.大连理工大学 2010

硕士论文
[1]铝合金结构件激光电弧复合增材制造工艺分析[D]. 王鹏.大连理工大学 2016
[2]焊接快速成形316L不锈钢的组织和性能研究[D]. 贺立华.南昌航空大学 2015
[3]铝合金TIG电弧快速成型工艺的研究[D]. 刘望兰.天津大学 2007



本文编号：3335848