本文關(guān)鍵詞：鋁合金結(jié)構(gòu)件激光電弧復(fù)合增材制造工藝分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：增材制造技術(shù)(AM)是一種基于離散-堆積思想,通過CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),采用逐層累加的方式加工生成實(shí)體零件的技術(shù)。具有成形效率高、成本低、零件致密等優(yōu)點(diǎn),世界各國科研機(jī)構(gòu)對其展開了大量的研究,在各行各業(yè)中具有極高的應(yīng)用價(jià)值與廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的鍛造、鑄造相比,它不需要模具,制造周期短,柔性化程度高,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化的生產(chǎn),并且產(chǎn)品力學(xué)性能較傳統(tǒng)鑄造件更加優(yōu)異,弧焊增材制造與以激光和電子束等為熱源的其他增材制造技術(shù)相比,具有生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。然而,弧焊增材制造過程中,具有成形精度與凈成形零件有一定的差距、殘余應(yīng)力較大、熔池可控性不好、缺少專用的成型材料以及工作環(huán)境差等缺點(diǎn),為了解決弧焊成增材制造過程的一些問題,本文開發(fā)出一套激光-電弧復(fù)合焊接機(jī)器人增材制造系統(tǒng),采用5356鋁合金焊絲為材料進(jìn)行研究,通過調(diào)節(jié)成形軌跡與焊接參數(shù),實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能較好,尺寸精度較高的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的成形。本文首先對單道焊接進(jìn)行研究,找到單MIG焊接的最佳焊接工藝參數(shù)。在最佳工藝參數(shù)下,進(jìn)一步研究多層成形軌跡的成形工藝和試樣的性能關(guān)系,歸納總結(jié)出工藝參數(shù)與軌跡變化之間的關(guān)系：合適的層間停留時(shí)間可以提高墻體的垂直成形方向的力學(xué)性能,采取激光-電弧復(fù)合的焊接方法進(jìn)行墻體堆積可以進(jìn)一步提高墻體力學(xué)性能,同時(shí)可以提高成形零件的精度,采取往復(fù)堆積的方式可以解決單一方向堆積時(shí),起弧與收弧位置不平齊的缺陷,沿垂直成形方向拉伸試樣斷口表現(xiàn)為韌脆混合型斷裂。采用激光-電弧復(fù)合焊接的方法,進(jìn)行實(shí)體零件的堆積,實(shí)現(xiàn)了簡單框形結(jié)構(gòu)件,曲面結(jié)構(gòu)件的增材制造,首先找到了合適的底板材料,研究了成形參數(shù)對框形成形試樣的影響,隨著電流的增加,成形試樣表面形貌得到改善,但電流過高時(shí)熔池容易產(chǎn)生外溢與塌陷；隨著干伸長的增加,成形試樣表面保護(hù)效果逐漸降低,干伸長大于15mm時(shí),保護(hù)效果變差,出現(xiàn)較多氣孔。研究了焊接電流、層間停留時(shí)間、提升高度與偏移量對曲面結(jié)構(gòu)件成形的影響,當(dāng)焊接電流在100A時(shí),零件成型效果較好,不容易產(chǎn)生塌陷等缺陷,層間停留時(shí)間為60s,焊槍每層提升高度2mm,實(shí)際偏移量為理想偏移量的一半時(shí)成形效果最佳。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 增材制造 力學(xué)性能 激光-電弧復(fù)合熱源
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG409;TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-25
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10-12
• 1.2 高能束成形技術(shù)12-14
• 1.3 弧焊增材制造技術(shù)14-17
• 1.3.1 弧焊增材制造概括14-15
• 1.3.2 弧焊增材制造分類15-16
• 1.3.3 弧焊增材制造應(yīng)用現(xiàn)狀16-17
• 1.4 鋁合金激光電弧復(fù)合增材制造工藝17-22
• 1.4.1 鋁合金焊接特點(diǎn)17-18
• 1.4.2 激光電弧復(fù)合增材制造工藝概述18-20
• 1.4.3 鋁合金激光電弧復(fù)合加工工藝研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4.4 激光電弧復(fù)合工藝的應(yīng)用21-22
• 1.5 焊接機(jī)器人應(yīng)用22-24
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容24-25
• 2 實(shí)驗(yàn)材料及方法25-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料25
• 2.2 成型設(shè)備25-31
• 2.2.1 機(jī)器人成型系統(tǒng)25-27
• 2.2.2 數(shù)字化焊機(jī)27-28
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)平臺28-29
• 2.2.4 激光-MIG復(fù)合熱源成型系統(tǒng)29-31
• 2.3 成型過程31
• 2.4 試驗(yàn)分析與測試方法31-34
• 2.4.1 微觀分析31-32
• 2.4.2 力學(xué)性能測試32-34
• 3 單層焊成形軌跡及工藝研究34-41
• 3.1 焊接參數(shù)對成形系數(shù)的的影響34-40
• 3.1.1 焊接電流對成形系數(shù)的影響34-37
• 3.1.2 焊接速度對成形系數(shù)的影響37-40
• 3.2 激光電弧復(fù)合方法對成形系數(shù)的影響40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 4 多層焊成形軌跡及工藝研究41-55
• 4.1 成形工藝對成形試樣的影響41-47
• 4.1.1 單一方向?qū)Τ尚卧嚇拥挠绊?/span>41-42
• 4.1.2 往復(fù)方向?qū)Τ尚卧嚇拥挠绊?/span>42-43
• 4.1.3 不同層間停留時(shí)間對試樣成形的影響43-44
• 4.1.4 不同層間停留時(shí)間對試樣力學(xué)性能影響44-47
• 4.2 激光對弧焊層間堆積成型的影響47-50
• 4.2.1 加入激光前后零件形貌對比47-48
• 4.2.2 激光功率對墻體力學(xué)性能影響48-49
• 4.2.3 加入激光前后硬度分布對比49-50
• 4.3 成形試樣的組織分析50-53
• 4.3.1 冷卻時(shí)間對組織的影響50-51
• 4.3.2 成形方法對組織影響51-52
• 4.3.3 激光對墻體成型與性能的影響機(jī)理分析52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 5 實(shí)體三維零件的增材制造工藝研究55-68
• 5.1 底板材料的選擇55-57
• 5.2 焊接參數(shù)對框形結(jié)構(gòu)件成形影響57-62
• 5.2.1 焊接電流對框形結(jié)構(gòu)件成形影響57-59
• 5.2.2 干伸長對框形結(jié)構(gòu)件成形影響59-60
• 5.2.3 成形軌跡對框形結(jié)構(gòu)件成形影響60-62
• 5.3 鋁合金花瓶零件成型工藝分析62-67
• 5.3.1 焊接電流對成型效果的影響62-63
• 5.3.2 層間停留時(shí)間對成型效果的影響63
• 5.3.3 提升高度與偏移量對成型效果的影響63-65
• 5.3.4 激光對成型效果的影響65-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況73-74
• 致謝74-75

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：292452