机器人CMT增材制造不锈钢—高强钢多维结构件试验研究

发布时间：2021-05-11 10:25

　　电弧增材制造技术是以电弧作为热源,焊丝作为熔敷材料,快速成型力学性能好、致密度高的金属构件。这种技术极大地提高了材料利用率,缩短了产品周期,提升了生产效率和制造技术的核心竞争力。本课题基于CMT方法以不锈钢和高强钢作为熔敷材料进行机器人电弧增材制造技术研究。首先,对于机器人电弧增材系统缺少相应成熟软件的问题,编写了将G代码转换为ABB机器人程序的Python脚本,使得一般3D打印软件可应用于机器人电弧增材制造的路径规划。其次,针对不锈钢和高强钢的单道熔敷成型,利用正交法设计了以熔敷工艺参数为输入变量,熔敷焊道几何尺寸为输出量的试验方案,根据试验所得数据建立了人工神经网络模型,并利用该模型对单道熔敷进行了仿真,结果表明对于不锈钢和高强钢,其焊道横截面的宽度随着送丝速度的增加而增大,随着焊接速度的增大而减小,随着温度的增加而增大,与干伸长度和保护气流速关系并不明显;而焊道的高度随着送丝速度的增加而增大,随着焊接速度的增大而减小,随着温度的增加而减小,与干伸长度和保护气流速关系并不明显。随后以圆弧、抛物线和余弦公式对不锈钢和高强钢材料的单道横截面轮廓进行建模,利用图像处理的方法计算各组焊道实... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：110 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 增材制造技术研究现状
    1.3 电弧增材制造技术研究现状
    1.4 主要研究内容
2 试验设备和方法
    2.1 机器人CMT增材制造系统
        2.1.1 热源及送丝系统
        2.1.2 机械控制系统
        2.1.3 增材软件系统
    2.2 增材制造试验材料
    2.3 表征试验及设备
        2.3.0 金相分析
        2.3.1 物相分析
        2.3.2 拉伸实验
        2.3.3 冲击实验
        2.3.4 断口分析
    2.4 本章小结
3 预测单道成型规律的神经网络模型
    3.1 机器学习系统
        3.1.1 人工神经网络
        3.1.2 BP传播神经网络
    3.2 学习样本与验证样本获取试验
        3.2.1 工艺参数设计
        3.2.2 熔敷金属几何尺寸测量
    3.3 BP神经网络训练
        3.3.1 BP神经网络结构设计
        3.3.2 BP神经网络模型验证
        3.3.3 熔敷过程行为仿真研究
    3.4 本章小结
4 单层多道和多层单道尺寸模型
    4.1 单道尺寸模型
        4.1.1 轮廓拟合公式
        4.1.2 焊道横截面面积
        4.1.3 拟合公式选取
    4.2 单层多道模型
        4.2.1 拟合曲线理论道间距
        4.2.2 单层多道试验验证
    4.3 单道多层模型
        4.3.1 拟合曲线理论层间距
        4.3.2 单道多层试验验证
    4.4 本章小结
5 多层多道增材构件微观组织及力学性能分析
    5.1 增材策略
    5.2 多层多道样件显微组织
        5.2.1 金相组织
        5.2.2 X射线衍射分析
    5.3 多层多道样件力学性能
        5.3.1 拉伸试验
        5.3.2 冲击试验
    5.4 本章小结
6 典型金属构件增材成型试验研究
    6.1 仿生装甲板
    6.2 脉冲电磁炮管
    6.3 熔敷效率
    6.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]仿贝壳珍珠母层状复合材料的制备及应用[J]. 赵赫威,郭林.  科学通报. 2017(06)
[2]沉积路径对等离子弧快速成形Inconel625合金组织及性能的影响[J]. 徐富家,吕耀辉,黄瑞生,雷振,王威.  焊接学报. 2016(08)
[3]CMT工艺及其热输入对Al-Cu合金焊缝成形和气孔的影响（英文）[J]. 从保强,欧阳瑞洁,齐铂金,丁佳洛.  稀有金属材料与工程. 2016(03)
[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]高性能大型金属构件激光增材制造:若干材料基础问题[J]. 王华明.  航空学报. 2014(10)
[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]柔性增材再制造技术[J]. 朱胜.  机械工程学报. 2013(23)
[8]基于3D打印的舵面可调实用化飞机风洞模型的设计与试验[J]. 朱伟军,李涤尘,任科,张征宇.  航空学报. 2014(02)
[9]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)
[10]高性能金属构件增材制造技术 开启国防制造新篇章[J]. 王华明.  国防制造技术. 2013(03)



本文编号：3181241