本文基于等離子電弧增材制造工藝,試驗高氮鋼和不銹鋼單道增材大寬高比工藝。研究是否能夠通過降低焊道高度,增大寬高比,改善增材熔敷層的表面平整度,并進一步研究表面平整度的改善是否能夠提高增材成形件的力學性能。首先進行不銹鋼和高氮鋼單道增材大寬高比工藝試驗。確定不銹鋼和高氮鋼單道增材焊高最小,寬高比最大的最薄工藝參數(shù),并探究工藝參數(shù)對焊道高度的影響程度。選擇兩組單道不同寬高比（其中一組為最大寬高比）對應的工藝參數(shù)進行高氮鋼增材,探究搭接率和增材路徑對熔敷層表面平整度的影響規(guī)律,確定兩組寬高比條件下的最佳搭接率均為60%。寬高比λ=17.6時熔敷層的表面平整度均好于λ=7.1,由此說明,降低單道焊道高度,增大寬高比,能在一定程度上改善高氮鋼增材熔敷層的表面平整度。采用層層正交路徑增材,熔敷層的表面平整度均優(yōu)于層層疊加路徑下的表面平整度。進一步研究單道不同寬高比（其中一組為最大寬高比）條件下,表面平整度的變化對高氮鋼增材組織和性能的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)兩組寬高比條件下,搭接率為60%時,垂直焊縫和平行焊縫方向的抗拉強度和沖擊韌性均處于最佳值,其中,垂直焊縫方向抗拉強度達到1180 MPa,沖擊韌性值達... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

增材成形件側壁形貌

碩士學位論文高氮鋼-不銹鋼分層交疊結構機器人等離子增材試驗研究3鮑陽等[13]將實驗與數(shù)值模擬相結合，研究了道與道之間的增材停留時間對圓形件成形質量的影響，并對金屬熔焊環(huán)形成形件進行宏觀和性能檢測，檢驗了不同起弧方式對成形質量的影響，圖1.2為不同層間冷卻時間的表面成形圖。結果發(fā)現(xiàn)，增材制造過程中合理設置層與層之間的冷卻時間，對增材成形件的表面質量有一定的提高，但層間冷卻時間的設定不是固定的，具體時間要根據(jù)增材成形件的實際尺寸來確定。圖1.2不同層間冷卻時間的表面成形圖YongzheLi等[14]設計確定了用于多層多道電弧增材制造的焊道搭接重疊模型�，F(xiàn)有的重疊模型僅考慮相鄰焊道的幾何面積，但忽略了熔化的焊道之間的擴散。該研究的目的是為WAAM開發(fā)一種增強型BOM（E.BOM）（如圖1.3所示），將焊縫之間的擴散連接考慮在其中。沉積的焊道中的晶粒擴散到已經沉積的相鄰焊道晶粒上，其中心點偏離進給（待熔化）線材的中心點。設計實驗以探索焊接單道幾何形狀之間的關系，以及焊縫中心與傳送出的線材中心之間的偏移距離。圖1.3電弧增材制造焊道搭接理論圖孫斌，魯立等[15]研究了ER316L不銹鋼焊絲電弧增材過程中使用的保護氣成分以及不同工藝參數(shù)下ER316L不銹鋼焊絲的成形性能。采用KUKA六自由度懸掛式機器人與福尼斯CMT焊機組成的電弧增材制造平臺，研究了不同成分的保護氣氛對增材單道成形的宏觀質量以及填充金屬材料焊絲具體元素含量的影響；使用控制變量法，研究了不同電流（95A～185A）與焊接速度（0.3m/s～0.7m/s）相互匹配下的焊道的成形規(guī)律。

碩士學位論文高氮鋼-不銹鋼分層交疊結構機器人等離子增材試驗研究3鮑陽等[13]將實驗與數(shù)值模擬相結合，研究了道與道之間的增材停留時間對圓形件成形質量的影響，并對金屬熔焊環(huán)形成形件進行宏觀和性能檢測，檢驗了不同起弧方式對成形質量的影響，圖1.2為不同層間冷卻時間的表面成形圖。結果發(fā)現(xiàn)，增材制造過程中合理設置層與層之間的冷卻時間，對增材成形件的表面質量有一定的提高，但層間冷卻時間的設定不是固定的，具體時間要根據(jù)增材成形件的實際尺寸來確定。圖1.2不同層間冷卻時間的表面成形圖YongzheLi等[14]設計確定了用于多層多道電弧增材制造的焊道搭接重疊模型�，F(xiàn)有的重疊模型僅考慮相鄰焊道的幾何面積，但忽略了熔化的焊道之間的擴散。該研究的目的是為WAAM開發(fā)一種增強型BOM（E.BOM）（如圖1.3所示），將焊縫之間的擴散連接考慮在其中。沉積的焊道中的晶粒擴散到已經沉積的相鄰焊道晶粒上，其中心點偏離進給（待熔化）線材的中心點。設計實驗以探索焊接單道幾何形狀之間的關系，以及焊縫中心與傳送出的線材中心之間的偏移距離。圖1.3電弧增材制造焊道搭接理論圖孫斌，魯立等[15]研究了ER316L不銹鋼焊絲電弧增材過程中使用的保護氣成分以及不同工藝參數(shù)下ER316L不銹鋼焊絲的成形性能。采用KUKA六自由度懸掛式機器人與福尼斯CMT焊機組成的電弧增材制造平臺，研究了不同成分的保護氣氛對增材單道成形的宏觀質量以及填充金屬材料焊絲具體元素含量的影響；使用控制變量法，研究了不同電流（95A～185A）與焊接速度（0.3m/s～0.7m/s）相互匹配下的焊道的成形規(guī)律。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]復合材料在坦克裝甲車輛上的應用分析[J]. 付華彪,譚昕龍.  中國高新科技. 2018(02)
[2]等離子弧增材制造設備與其工藝研究[J]. 許可可,陳克選,仇文杰,賴宇.  熱加工工藝. 2017(23)
[3]高氮鋼電弧增材制造工藝及組織性能研究[J]. 聞章魯,周琦,余進.  熱加工工藝. 2017(23)
[4]縱向穩(wěn)態(tài)磁場對電弧增材成形零件表面質量和性能影響的研究[J]. 周祥曼,田啟華,杜義賢,張海鷗,王桂蘭,梅飛翔.  機械工程學報. 2018(02)
[5]冷金屬過渡工藝下316L絲材電弧增材的成形性——以法蘭打印為例[J]. 孫斌,魯立,朱平,尚建璐,廖才超,楊紅權.  工業(yè)技術創(chuàng)新. 2017(04)
[6]電弧增材制造成形工藝影響因素研究[J]. 高福洋,趙文光,高奇,張明輝,孫二舉,劉志穎,蔣鵬.  材料開發(fā)與應用. 2017(02)
[7]高氮鋼電子束焊接接頭組織與性能分析[J]. 熊延金,朱軍,彭勇,郭順,周琦.  機械制造與自動化. 2017(01)
[8]旁路耦合微束等離子弧增材制造[J]. 黃健康,楊茂鴻,李挺,于永龍,石玗,樊丁.  上海交通大學學報. 2016(12)
[9]電弧增材成形中熔積層表面形貌對電弧形態(tài)影響的仿真[J]. 周祥曼,張海鷗,王桂蘭,柏興旺.  物理學報. 2016(03)
[10]基于不同搭接率的激光熔覆溫度場數(shù)值模擬研究[J]. 宮新勇,羅建國,高士友,咸士玉,胡興志.  華北科技學院學報. 2015(06)

博士論文
[1]異質模量層狀碳化硼復合材料的設計及韌化機制研究[D]. 劉瑩瑩.哈爾濱工程大學 2012

碩士論文
[1]鋁合金電弧增材制造過程中電弧特征與氣孔的在線光譜診斷[D]. 徐振杰.華中科技大學 2016
[2]鈦合金電弧復合成形工藝基礎研究[D]. 陳清勇.華中科技大學 2016



本文編號：3292084