2319铝合金电弧增材制造构件的组织与力学性能研究

发布时间：2021-01-09 02:02

　　电弧增材制造（WAAM）是以焊接电弧作为热源,焊丝作为填充材料的方法。它通过计算机规划焊接机器人的行进路线,将焊丝熔化进行增材制造过程,最终完成3D模型的构件。2319铝合金属于可进行热处理强化变形的2系铝铜合金,其优点在于硬度较高,密度较小,是一种成型较好的材料。2219铝合金就是广泛应用在航空航天工业的材料,但是,2219铝合金的价格较为昂贵且生产工艺要求较高,不适合大量地进行生产。2319铝合金具有和2219铝合金几乎一致的成分,且更加廉价,因此有很大的应用价值,能够进行大规模生产。目前,增材制造的构件主要应用于航空航天、船舶工业、汽车工业、医疗工业和军事工业等。2319铝合金在焊接和增材制造过程中也会存在一些问题,首先,焊丝成分中存在Fe和Si等杂质元素,会生成Al3Fe或者是Al7Cu2Fe等不利于性能的组织,高温性能较差。其次,高的气孔率使得构件在疲劳状态下发生脆性断裂,会造成严重事故。最后,由于增材制造是往复循环的过程,温度会不断升高伴随着能量会不断增加,这样会造成晶粒的粗大,还可能产生成分的偏析,性能降低。本文选择2319铝合金作为填充材料,5B06板材作为基板,CMT... 

【文章来源】：沈阳大学辽宁省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

增材制造的叶片

第1章绪论7粉状材料的制备困难，储存和运输也具有危险性。它们的仪器设备价格较为昂贵，且生产效率较低。所以只能应用在高精度小部件的生产。因此，本课题选择能够生产大型部件且效率高的电弧增材制造。电弧增材制造是在传统的焊接工艺基础上升级而成，它通过电弧热将丝材熔化，按照计算机上规划好的模型堆积。所用的丝材制备较为容易，保护气为纯氩气，与激光和电子束相比材料便宜且没有设计局限性，能够快速大批量生产较大的零部件。电弧增材制造作为新兴产业也会存在诸多问题等待人们不断进行完善因为WAAM是在焊接的基础上实现的，就一定会存在应力集中从而产生裂纹。由于工作环境暴露在空气中，就会存在气孔率的问题。焊枪角度的不同、模型的合理性、材料的使用效率需要考虑。目前，对于电弧增材制造的研究分为应力控制、尺寸预测[43]、气孔率[44]、组织与力学性能、焊丝干伸长度监控与自适应调节等方面，还有许多工艺与模型可以进行研究。图2电弧增材制造构件Figure2WAAMcomponent1.2.2WAAM的分类电弧增材制造的分类主要从组成部分上面进行区分，分别为焊接热源、焊丝种类和控制系统，对于不同的实验需求还有冷却装置和层间轧制装置。想要完成电弧增材制造需要一整套实验设备，分别是计算机（用于建立3D模型）、焊接机

第2章2319铝合金WAAM成型工艺设计19一层焊道所覆盖，会使得构件当中存在大量气孔，而影响性能。因此，本实验选择80s的层间等待时间进行全部实验。图5构件的过烧现象Figure5Over-burningofcomponents2.5WAAM2319铝合金的组织性能实验2.5.1特征定义与取样位置图6特征定义图Feature6definitionmaph：单层层高Ht：总层高He：有效总层高Wt：构件总宽度We：构件有效宽度K：有效宽度系数K=We/WtWtWehHH


本文编号：2965750