电子束送丝系统及增材制造工艺研究

发布时间：2017-12-10 02:01

本文关键词：电子束送丝系统及增材制造工艺研究

【摘要】：本文研究了电子束送丝系统及不锈钢熔丝增材制造工艺,主要设计了电子束送丝系统,并利用自主设计的送丝系统进行电子束熔丝增材工艺研究。在ZD60-6ACV500L电子束焊机内设计电子束送丝系统,送丝系统包括硬件部分和控制部分。送丝系统的硬件部分包括电机、送丝机构、焊丝盘、焊丝盘轴及其安装装置、送丝软管、送丝调节器及其夹具、静电屏蔽装置、送丝系统安装装置;控制部分包括电源开关、送丝启停、送丝速度、送丝方式调节、延迟送丝电路。对送丝系统进行安装与调试,其中电机利用航空插头接入真空室内,运用送丝调节器、电子束观察系统及电子束偏压单元对焊丝端部与电子束束流进行对准调试。本文主要用150×150×10mm的304奥氏体不锈钢为基板,Φ0.8mm的ER-304不锈钢焊丝,进行电子束熔丝增材制造工艺研究。探究了送丝方式、送丝角度、焊丝和电子束与基板的相对位置、电子束束流和焊接速度及送丝速度的匹配等不同的工艺参数对堆覆层宏观形貌的影响。探索了运用自主设计搭建的电子束送丝系统进行电子束熔丝增材制造工艺研究。研究获得了当送丝方式为前置送丝;送丝角度为30°;焊丝端部与电子束束流的相对位置为电子束束流直接作用在焊丝上,焊丝端部离基板的距离为2mm;层宽主要受电子束束流的影响,层高主要受送丝速度和焊接速度的影响,熔深主要束流的影响;线能量在区间[300J/mm,900J/mm]范围内时,可以获得成形质量较好的堆覆层。研究获得了合适的工艺参数:加速电压为60KV,电子束束流为10mA,聚焦电流为663mA,焊接速度为1.0mm/s,送丝速度为5.2mm/s,并运用该工艺参数对304不锈钢进行增材制造研究,堆出5层8道,长62mm,宽25.7mm,高3.58mm的块体。研究结果显示,自主设计搭建的电子束送丝系统可以打印出块体,通过研究各层堆覆层宏观形貌,堆覆层光滑平稳,鱼鳞纹明显。由于同一道焊道中前段与后段的热输入不同,堆覆层的均匀程度也不同。热输入小时,熔滴从焊丝端部滴落进熔池的时间更长,堆覆层的熔滴相对于热输入大的部分不均匀;根据堆覆层层高的不同,需要用送丝调节器调节焊丝端部的高度,将焊丝端部与基板或已凝固堆覆层的距离保持在2mm;重熔区组织的生长方向垂直于熔合线,指向熔池中心,非重熔区组织均匀。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG661

【参考文献】

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