旁路耦合微束等离子弧焊增材制造过程优化及控制研究
发布时间：2022-08-13 09:19
电弧增材制造（Wire Arc Additive Manufacturing,WAAM）堆垛速度高,材料利用率高,不受零件尺寸形状限制,在直接堆垛成形大型金属零件上有着明显的优势,受到了国内外研究学者的广泛关注。然而热积累和熔池尺寸的动态变化增加了WAAM堆垛成形过程自动化和控制难度,使得WAAM技术目前仍以简单零件的增材和修复为主。本文针对WAAM堆垛成形中热积累、过程自动化及过程控制的问题进行了试验探究和理论分析。首先,在xPC Target实时目标环境下建立旁路耦合微束等离子弧焊（Double Electrode Micro Plasma Arc Welding,DE-MPAW）增材制造系统。进行旁路耦合微束等离子弧焊和普通微束等离子弧焊堆垛成形金属零件的对比试验。结果表明,旁路电流对基板和堆垛层分流控热的作用,可以改善电弧增材制造过程中的热积累,减少堆垛层的熔宽和熔深,增加堆垛层高度,提高堆垛效率。其次,选择合适的基板约束方式,结合工业CCD相机、坐标板和K型热电偶等设备,搭建DE-MPAW增材制造动态变形测量系统。同向和往复堆垛成形10层304不锈钢单墙体零件,研究DE-MP...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 三维焊接增材制造研究现状
1.2.1 丝材高能束增材制造研究现状
1.2.2 丝材电弧增材制造研究现状
1.3 课题来源及本文主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 本文主要研究内容
第2章 DE-MPAW增材制造系统
2.1 DE-MPAW增材制造系统组成
2.2 单墙体零件堆垛成形对比试验
2.3 本章小结
第3章 DE-MPAW增材制造的动态变形测量与优化
3.1 DE-MPAW增材制造过程动态变形测量方法
3.1.1 基板约束选择
3.1.2 动态变形测量系统
3.2 DE-MPAW增材制造动态变形优化试验
3.3 本章小结
第4章 DE-MPAW增材制造曲面零件成形研究
4.1 DE-MPAW增材制造曲面零件成形系统
4.1.1 DE-MPAW曲面零件成形系统组成
4.1.2 电弧刀具库建立
4.1.3 曲面零件建模与成形路径规划
4.2 曲面零件堆垛成形
4.2.1 不同材料椭圆柱曲面零件堆垛成形
4.2.2 不锈钢戒指零件加工制造
4.3 本章小结
第5章 DE-MPAW增材制造自适应高度控制系统研究
5.1 自适应高度控制系统的建立
5.1.1 硬件系统组成
5.1.2 最大临界送丝速度下的过程参数关系
5.1.3 熔滴过渡模式对旁路电流的影响
5.1.4 自适应高度控制系统程序
5.2 自适应高度控制系统的堆垛成形试验
5.2.1 台阶堆垛试验
5.2.2 斜坡堆垛试验
5.2.3 中字堆垛试验
5.2.4 单墙体零件堆垛试验
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]电子束熔丝增材制造过程在线监测技术研究现状[J]. 郭嘉琪,黄安国,黄康,庞盛永. 航空制造技术. 2018(17)
[2]国内增材制造（3D打印）技术发展现状与研究趋势[J]. 伏欣. 中国高新技术企业. 2016(24)
[3]金属增材制造技术及其专用材料研究进展[J]. 杨全占,魏彦鹏,高鹏,成京昌,时坚,于波. 材料导报. 2016(S1)
[4]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)
[5]基于冷金属过渡技术快速成形工艺[J]. 刘一搏,孙清洁,姜云禄,吴来军. 焊接学报. 2014(07)
[6]基于CMT焊接快速成形工艺研究[J]. 孙哲,吕耀辉,徐滨士,刘玉欣. 装甲兵工程学院学报. 2014(02)
[7]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[8]发展高能束流增材制造技术 促进航空制造业跨越式发展[J]. 深蓝. 航空制造技术. 2013(13)
[9]基于TIG堆焊技术的低碳钢零件精密快速成形[J]. 李玉龙,张华,张光云,徐建宁. 焊接学报. 2009(09)
[10]双熔化极旁路电弧焊接方法研究[J]. 李妍,梁卫东,石玗,张裕明,卢立晖,黄健康. 电焊机. 2009(06)
博士论文
[1]Inconel625合金等离子弧快速成形组织控制及工艺优化[D]. 徐富家.哈尔滨工业大学 2013
[2]基于视觉及电弧传感技术的机器人GTAW三维焊缝实时跟踪控制技术研究[D]. 许燕玲.上海交通大学 2013
[3]GMAW再制造多重堆积路径对质量影响及优化方法研究[D]. 赵慧慧.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]Inconel625合金GTAW电弧增材制造工艺研究[D]. 刘金平.哈尔滨工业大学 2016
[2]电子束熔丝沉积快速成形传热与流动行为研究[D]. 陈彬斌.华中科技大学 2013
本文编号：3676761
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 三维焊接增材制造研究现状
1.2.1 丝材高能束增材制造研究现状
1.2.2 丝材电弧增材制造研究现状
1.3 课题来源及本文主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 本文主要研究内容
第2章 DE-MPAW增材制造系统
2.1 DE-MPAW增材制造系统组成
2.2 单墙体零件堆垛成形对比试验
2.3 本章小结
第3章 DE-MPAW增材制造的动态变形测量与优化
3.1 DE-MPAW增材制造过程动态变形测量方法
3.1.1 基板约束选择
3.1.2 动态变形测量系统
3.2 DE-MPAW增材制造动态变形优化试验
3.3 本章小结
第4章 DE-MPAW增材制造曲面零件成形研究
4.1 DE-MPAW增材制造曲面零件成形系统
4.1.1 DE-MPAW曲面零件成形系统组成
4.1.2 电弧刀具库建立
4.1.3 曲面零件建模与成形路径规划
4.2 曲面零件堆垛成形
4.2.1 不同材料椭圆柱曲面零件堆垛成形
4.2.2 不锈钢戒指零件加工制造
4.3 本章小结
第5章 DE-MPAW增材制造自适应高度控制系统研究
5.1 自适应高度控制系统的建立
5.1.1 硬件系统组成
5.1.2 最大临界送丝速度下的过程参数关系
5.1.3 熔滴过渡模式对旁路电流的影响
5.1.4 自适应高度控制系统程序
5.2 自适应高度控制系统的堆垛成形试验
5.2.1 台阶堆垛试验
5.2.2 斜坡堆垛试验
5.2.3 中字堆垛试验
5.2.4 单墙体零件堆垛试验
5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]电子束熔丝增材制造过程在线监测技术研究现状[J]. 郭嘉琪,黄安国,黄康,庞盛永. 航空制造技术. 2018(17)
[2]国内增材制造（3D打印）技术发展现状与研究趋势[J]. 伏欣. 中国高新技术企业. 2016(24)
[3]金属增材制造技术及其专用材料研究进展[J]. 杨全占,魏彦鹏,高鹏,成京昌,时坚,于波. 材料导报. 2016(S1)
[4]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)
[5]基于冷金属过渡技术快速成形工艺[J]. 刘一搏,孙清洁,姜云禄,吴来军. 焊接学报. 2014(07)
[6]基于CMT焊接快速成形工艺研究[J]. 孙哲,吕耀辉,徐滨士,刘玉欣. 装甲兵工程学院学报. 2014(02)
[7]增材制造（3D打印）技术发展[J]. 卢秉恒,李涤尘. 机械制造与自动化. 2013(04)
[8]发展高能束流增材制造技术 促进航空制造业跨越式发展[J]. 深蓝. 航空制造技术. 2013(13)
[9]基于TIG堆焊技术的低碳钢零件精密快速成形[J]. 李玉龙,张华,张光云,徐建宁. 焊接学报. 2009(09)
[10]双熔化极旁路电弧焊接方法研究[J]. 李妍,梁卫东,石玗,张裕明,卢立晖,黄健康. 电焊机. 2009(06)
博士论文
[1]Inconel625合金等离子弧快速成形组织控制及工艺优化[D]. 徐富家.哈尔滨工业大学 2013
[2]基于视觉及电弧传感技术的机器人GTAW三维焊缝实时跟踪控制技术研究[D]. 许燕玲.上海交通大学 2013
[3]GMAW再制造多重堆积路径对质量影响及优化方法研究[D]. 赵慧慧.哈尔滨工业大学 2012
硕士论文
[1]Inconel625合金GTAW电弧增材制造工艺研究[D]. 刘金平.哈尔滨工业大学 2016
[2]电子束熔丝沉积快速成形传热与流动行为研究[D]. 陈彬斌.华中科技大学 2013
本文编号：3676761
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