分层交叠结构GMA电弧增材工艺试验研究

发布时间：2024-01-25 16:08

　　本文基于GMA电弧增材制造技术,仿天然贝壳珍珠层“砖-泥”结构,以制备抗冲击性能优异的增材结构件。本文以ER130S-G高强钢为主要研究对象,分析增材工艺成形特性、层道组织及力学性能,开展单道沉积成形特性和尺寸调控、多道搭接工艺,以及分层交叠结构件组织性能研究。针对高强钢单道沉积,制定工艺参数窗口,获得成形良好的工艺规范区间。通过Design-Expert软件,以送丝速度、电弧运动速度、摆动幅度为输入变量,以沉积焊道高度和宽度为输出变量,采用传统的二次回归建立沉积焊道高度和宽度与输入变量之间的二次回归方程。得出送丝速度对焊道成形尺寸影响最显著。高强钢多道搭接工艺试验研究,研究道间搭接率、冷却温度以及送丝速度对其成形、组织以及力学性能的影响。结果表明,高强钢搭接后组织可分为未受热区主要由针状铁素体和粒状贝氏体;受热区主要由针状铁素体+少量粒状贝氏体+板条马氏体的混合组织。在搭接率为45%,冷却温度150℃,送丝速度6.0m/min时获得力学性能最佳。最后,仿照天然贝壳珍珠层的结构特征对不同层数比例的高强钢与不锈钢进行多层多道分层交叠结构试验。异材交界处金相分析,高强钢组织主要为马氏体和贝...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 贝壳珍珠层结构仿生研究
        1.2.1 贝壳珍珠层结构
        1.2.2 贝壳珍珠层增韧机理
        1.2.3 贝壳珍珠层仿生材料制备
    1.3 电弧增材制造技术研究现状
        1.3.1 电弧增材制造系统
        1.3.2 电弧增材制造技术国外研究现状
        1.3.3 电弧增材制造技术国内研究现状
    1.4 低合金高强钢研究现状
    1.5 本文主要研究的内容
2 机器人GMA电弧增材制造系统和分析方法
    2.1 机器人GMA电弧增材制造系统
        2.1.1 机器人系统
        2.1.2 焊接电源和送丝系统
    2.2 试验材料
    2.3 试验分析测试方法
        2.3.1 显微组织观察
        2.3.2 硬度测试
        2.3.3 拉伸试验
        2.3.4 冲击试验
    2.4 本章小结
3 高强钢单道增材工艺与成形试验
    3.1 高强钢单道沉积工艺参数窗口
    3.2 高强钢单道沉积工艺参数对成形尺寸的影响
        3.2.1 送丝速度对成形尺寸的影响
        3.2.2 电弧运动速度对成形尺寸的影响
        3.2.3 摆动幅度对成形尺寸的影响
    3.3 高强钢单道沉积成形尺寸与工艺参数建模
        3.3.1 回归试验设计
        3.3.2 回归模型建立
        3.3.3 工艺参数间的交互作用分析
    3.4 本章小结
4 高强钢单层多道增材工艺试验
    4.1 典型曲线拟合理论
    4.2 道间距与成形件表面质量关系
    4.3 多道搭接平铺工艺试验
        4.3.1 多道搭接成形外观分析
        4.3.2 多道搭接微观组织分析
        4.3.3 多道搭接力学性能分析
        4.3.4 多道搭接拉伸断口分析
    4.4 本章小结
5 电弧增材分层交叠结构组织性能及影响因素
    5.1 高强钢-不锈钢分层交叠结构设计
    5.2 高强钢-不锈钢分层交叠结构试验方案
    5.3 高强钢-不锈钢分层交叠结构微观组织分析
    5.4 高强钢-不锈钢分层交叠结构力学性能分析
        5.4.1 硬度测试
        5.4.2 拉伸试验
        5.4.3 冲击试验
    5.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
附录



本文编号：3885132