現(xiàn)有的激光增材制造（SLS與SLM）與電子束增材制造技術(shù)成形零件雖然質(zhì)量較好、精度較高,但設(shè)備成本和成形效率限制了其工業(yè)化的應用。為更好提高增材制造成形效率、降低增材制造成本,采用電弧為熱源的增材制造技術(shù)成為了新的發(fā)展趨勢。本文使用等離子弧作為增材制造熱源,研究等離子增材成形316L不銹鋼零件的尺寸精度與特征,主要的研究成果與內(nèi)容如下:（1）單熔道研究:確定了電流與堆覆速度、電流與送粉速度成形穩(wěn)定熔道的工藝窗口,揭示產(chǎn)生不連續(xù)（球化、斷續(xù)）、寬大的熔道及粉末飛濺成形機理。研究了單層單道熔道尺寸影響規(guī)律:當電流從30-55A變化時,單層熔道層寬增加、層高下降;當堆覆速度從300-600mm/min,層寬層高都下降;當送粉速度從6-11g/min,層寬層高都上升。驗證了單熔道截面輪廓最佳模型,得到拋物線為最優(yōu)模型。（2）單道多層熔道研究:建立了單層多道直臂體寬度與高度回歸方程,得到預測與實際平均誤差均不超過10%。進行兩組參數(shù)的實際驗證,驗證了其誤差率均不超過5%。分析了回歸方程得到工藝參數(shù)對寬度和高度的影響程度。直臂體零件拉伸強度和斷裂延伸率均大于鑄造件。水平方向的拉伸強度（575MPa... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

制造設(shè)備在世界上的份額分布

處“3D 打印”的物品。1971 年，德國學者 Ujiie(Mitsubishi)[25]使用埋弧焊 SAW（submerged arc weldingIG 等為熱源成形了外壁為梯度材料的壓力容器。1983 年，德國 Kussmaul 等人[26]采用堆覆成形的方式，制造了厚壁圓柱體大型件（高溫合金 20MnMoNi5），其重量達到 79t。1993 年 Prinz 和 Weiss 等人[27]聯(lián)合發(fā)表了專利，其主要內(nèi)容是在 CNC 數(shù)控平臺堆覆設(shè)備成形零件，稱為成形沉積制造裝備（Shaped Metal Deposition,SMD）。1994-1999 年，克萊菲爾德大學[28]利用金屬沉積技術(shù)（SMD），為勞斯萊斯公造引擎外殼。1998 年，英國 Spencer 等人[29]利用六軸機器人、旋轉(zhuǎn)的變位機和電弧堆覆工藝三維零件。如圖 1-5 所示為該系統(tǒng)及其成形的零件，系統(tǒng)通過控制溫度可降低成件的表面粗糙度。

處“3D 打印”的物品。1971 年，德國學者 Ujiie(Mitsubishi)[25]使用埋弧焊 SAW（submerged arc weldingIG 等為熱源成形了外壁為梯度材料的壓力容器。1983 年，德國 Kussmaul 等人[26]采用堆覆成形的方式，制造了厚壁圓柱體大型件（高溫合金 20MnMoNi5），其重量達到 79t。1993 年 Prinz 和 Weiss 等人[27]聯(lián)合發(fā)表了專利，其主要內(nèi)容是在 CNC 數(shù)控平臺堆覆設(shè)備成形零件，稱為成形沉積制造裝備（Shaped Metal Deposition,SMD）。1994-1999 年，克萊菲爾德大學[28]利用金屬沉積技術(shù)（SMD），為勞斯萊斯公造引擎外殼。1998 年，英國 Spencer 等人[29]利用六軸機器人、旋轉(zhuǎn)的變位機和電弧堆覆工藝三維零件。如圖 1-5 所示為該系統(tǒng)及其成形的零件，系統(tǒng)通過控制溫度可降低成件的表面粗糙度。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]船用鋼電弧增材制造的焊道尺寸預測[J]. 張金田,王任甫,王杏華.  材料開發(fā)與應用. 2018(02)
[2]電弧增材制造焊縫建模及尺寸規(guī)律研究[J]. 閆峘宇,劉文潔,李新宇,高亮.  熱加工工藝. 2018(05)
[3]等離子弧增材制造設(shè)備與其工藝研究[J]. 許可可,陳克選,仇文杰,賴宇.  熱加工工藝. 2017(23)
[4]一種增材與減材復合制造機研究[J]. 劉肖肖,呂福順,劉原勇,程祥,楊先海.  制造技術(shù)與機床. 2017(06)
[5]基于脈沖等離子弧焊的增材再制造工藝研究[J]. 王凱博,呂耀輝,劉玉欣,徐濱士.  裝甲兵工程學院學報. 2016(05)
[6]基于等離子焊接的增材再制造焊道尺寸預測模型[J]. 王凱博,呂耀輝,劉玉欣,徐濱士,林建軍,孫哲.  熱加工工藝. 2016(19)
[7]Ti-6Al-4V鈦合金微束等離子弧堆焊增材制造工藝研究[J]. 羅震,張禹,賈鵬.  焊接. 2016(04)
[8]鋁合金電弧增材制造焊道寬度尺寸預測[J]. 柏久陽,王計輝,林三寶,楊春利.  焊接學報. 2015(09)
[9]應用于航空領(lǐng)域的金屬高性能增材制造技術(shù)[J]. 林鑫,黃衛(wèi)東.  中國材料進展. 2015(09)
[10]增材制造3D零件提高成品質(zhì)量[J].   現(xiàn)代制造. 2015 (32)

博士論文
[1]選區(qū)激光熔化成型不銹鋼零件特性與工藝研究[D]. 王迪.華南理工大學 2011
[2]弧焊機器人金屬快速成形研究[D]. 杜乃成.天津大學 2009

碩士論文
[1]不銹鋼電弧增材制造成形工藝研究及尺寸精度控制[D]. 尹凡.南京理工大學 2017
[2]基于CMT的鋁合金電弧增材制造（3D打印）技術(shù)及工藝研究[D]. 張瑞.南京理工大學 2016
[3]電弧增材制造成形尺寸及工藝參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 夏然飛.華中科技大學 2016
[4]復合銑削的電弧增材制造路徑規(guī)劃方法與應用研究[D]. 樊建勛.華中科技大學 2016
[5]基于光內(nèi)同軸送粉光粉耦合及高層成形技術(shù)的研究[D]. 崔洪武.蘇州大學 2009
[6]等離子熔積制造功能梯度材料零件成形路徑規(guī)劃基礎(chǔ)研究[D]. 李海波.華中科技大學 2007



本文編號：3590342