异种奥氏体不锈钢CMT电弧增材工艺试验研究

发布时间：2022-12-23 02:34

　　冷金属过渡电弧增材（CMT-AM）是以电弧作为热源,焊丝作为填充材料,熔滴以冷金属过渡方式在基板上逐层累积三维成形技术。本课题以316L不锈钢和自制高氮钢焊丝作为研究材料,仿贝壳珍珠母结构,制备高强高韧的异材层状结构件。首先研究保护气成分对高氮钢电弧增材的影响,然后分别研究工艺参数对单一材料单道单层、多道单层和多道多层成形和组织性能的影响,最后研究增材比例和路径层状结构件力学性能的影响。首先不同比例的Ar/N₂和Ar/O₂混合气,研究保护气成分对高氮钢电弧增材的影响,得到最佳保护气成分为N₂比例不超过20%,O₂比例为2%最佳。其次研究送丝速度和电弧运动速度对316L大宽高比成形单道宏观尺寸的影响规律,得到最佳的316L大宽高比成形工艺参数,研究搭接率对单层表面平整度的影响,得到搭接率为42.5%时,表面平整度约260um,结构件抗拉强度约740MPa,冲击韧性最大为155.82J/cm~2,冲击断口韧窝底部无夹杂物或第二相粒子。再进一步研究送丝速度和电弧运动速度对HNS大宽高比成形单道宏观尺寸的影... 

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 仿生装甲结构研究现状
    1.3 冷金属过渡(CMT)技术原理及应用现状
    1.4 国内外金属增材研究现状
    1.5 主要研究内容
2 试验材料及方法
    2.1 试验材料
    2.2 机器人CMT增材制造系统
    2.3 试验设计框架及分析方法
        2.3.1 试验设计框架
        2.3.2 试验分析方法
3 保护气成分对高氮钢电弧增材性能的影响
    3.1 保护气成分对焊道熔深成形及飞溅率的影响
        3.1.1 N_2 含量对焊道熔深成形及飞溅率的影响
        3.1.2 O_2 含量对焊道熔深成形及飞溅率的影响
    3.2 保护气成分对焊道组织性能的影响分析
        3.2.1 N_2 含量对焊道组织性能的影响分析
        3.2.2 O_2 含量对焊道组织性能的影响分析
    3.3 本章小结
4 316L CMT增材大宽高比成形工艺及其组织性能研究
    4.1 316L单道大宽高比成形精度控制的影响因素
        4.1.1 送丝速度对焊道尺寸的影响规律
        4.1.2 电弧运动速度对焊道尺寸的影响规律
    4.2 搭接率对316L单层多道增材平整度的影响
    4.3 搭接率对316L单层多道增材微观组织的影响
    4.4 316L增材结构件力学性能测试
    4.5 316L增材结构件断口形貌观察
    4.6 本章小结
5 HNS CMT增材大宽高比成形工艺及其组织性能试验
    5.1 HNS单道大宽高比成形精度控制的影响因素
        5.1.1 送丝速度对焊道尺寸影响规律
        5.1.2 电弧运动速度对焊道尺寸影响规律
    5.2 搭接率对HNS单层多道增材成形平整度的影响
    5.3 搭接率对HNS单层多道增材微观组织的影响
    5.4 HNS增材结构件氮含量检测
    5.5 HNS增材结构件力学性能测试
        5.5.1 普通路径增材结构件力学性能测试
        5.5.2 旋转90 度增材结构件力学性能测试
    5.6 HNS增材结构件断口形貌观察
    5.7 本章小结
6 316L/HNS层状结构件设计及性能研究
    6.1 基于珍珠母结构的异材层状结构设计
    6.2 异材层状结构件抗弯强度计算校核
    6.3 不同比例异材层状增材结构件力学性能测试
    6.4 异材层状结构件断口形貌观察
    6.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
附录



本文编号：3724536