鋁/鋼連接結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、強度高以及良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能,因此在航天、汽車等工業(yè)部門有很多潛在的應(yīng)用。但是,目前有關(guān)鋁/鋼連接的方法多局限于規(guī)則的板材結(jié)構(gòu),難以實現(xiàn)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鋁/鋼實際應(yīng)用部件的連接。本文則主要基于增材制造的思想,采用電弧增材制造的方式研究了任意形狀鋁/鋼結(jié)構(gòu)的直接制造方法,并對外加磁場和引入夾層體系下的增材結(jié)構(gòu)界面連接行為進行了系統(tǒng)的研究。文中首先進行了電弧增材制造系統(tǒng)的搭建工作。采用冷金屬過渡焊接電源和六軸串聯(lián)機器人手臂作為硬件執(zhí)行機構(gòu),并基于MATLAB軟件編寫了適用于電弧增材制造的切片算法和軌跡規(guī)劃方式,同時實現(xiàn)了與機器人匯編語言的轉(zhuǎn)換通訊。通過對指定模型結(jié)構(gòu)的增材制造實際驗證,所搭建的電弧增材制造系統(tǒng)可以完好實現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)的增材制造功能,制造件表面及外輪廓成形平整、連續(xù)。通過對單道焊縫成形特征的研究,獲得了鋁合金、不銹鋼材料電弧增材制造的最佳成形工藝范圍。同時,為了進一步提高電弧增材制造的表面成形精度,建立了電弧增材制造中多層多道相鄰焊縫的位置關(guān)系數(shù)學(xué)模型。通過對指定工藝參數(shù)下單道焊縫外輪廓形貌函數(shù)的精確提取,計算得到了相鄰焊縫之間的最佳橫向偏移量和層間提升高... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

路徑優(yōu)化和預(yù)熱處理對增材制造部件成形精度的影響

圖 1-4 微束和銑削-制造一體式增材制造方法a) 微束等離子弧增材制造, b) 銑削-電弧增材協(xié)同制造方法, c) 微 TIG 電弧增材制Fig. 1-4 Micro-beam and milling-facture collaborated additive manufacturinga) Micro-plasma additive manufacturing, b) Collaborative manufacturing of milling and arcweld additive manufacturing, c) Micro-TIG additive manufacturing此外，國內(nèi)學(xué)者在如何提高電弧增材的成形精度上做了大量的研究工作安交通大學(xué)胡曉東[53]等研究了等離子弧增材制造技術(shù)，通過設(shè)計具有反饋的跟隨式水冷系統(tǒng)，減少了電弧增材過程中由于熱量累積導(dǎo)致的熔敷金屬、變形現(xiàn)象，從而提高了成形件的精度。天津大學(xué)杜乃成[54]等在鋁合金 M材制造中，采用紅外測溫的方式控制層間和道間的溫度，實現(xiàn)了對單道單縫尺寸的優(yōu)化。裝甲兵工程學(xué)院孟凡軍[55]等在研究等離子弧增材制造中，引入成形因子 λ 來獲得最優(yōu)的成形參數(shù)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)熊俊[56]等采用二歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計的方法建立了熔敷工藝參數(shù)與熔敷層尺寸的模型關(guān)系，并激光視覺傳感系統(tǒng)對多層單道表面質(zhì)量的測量，建立成形件表面質(zhì)量評價。在電弧增材制造的微觀組織和力學(xué)性能方面，美國南衛(wèi)理公會大學(xué) wang[研究 4043 鋁合金 VP-GTAW 制造，指出在金屬沉積層的頂部由細(xì)小的樹枝

圖 1-5 電弧增材制造不同位置處的微觀組織形貌Fig. 1-5 Microstructure of additive manufacturing parts in different position克蘭菲爾德大學(xué) wang[59]等研究了 P-GTAW 逐層制造 Ti6Al4V 合金的，發(fā)現(xiàn)在一定的熱輸入下，送絲速度的調(diào)節(jié)對初生 β 晶粒具有明顯的，額外的焊絲送給會提供更多的異質(zhì)形核核心，此外液固界面前沿還的溫度梯度，從而抑制了柱狀晶的生長，如圖 1-6 所示。比利時天主學(xué) Baufeld[60]等研究 Ti-6Al-4V 合金的 TIG 增材制造，指出零件在平行和垂直于成形方向存在各項異性，相比之下，垂直于成形方向的試樣度略低，但具有更高的延伸率。隨后其又從航天材料應(yīng)用的角度評估了鈦合金材料的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)金屬沉積過程參數(shù)、沉積方向和焊前基零件的力學(xué)性能影響很大，并指出焊后熱處理可以提高試件的強度和

【參考文獻】：
期刊論文
[1]3D打印技術(shù)研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)[J]. 張學(xué)軍,唐思熠,肇恒躍,郭紹慶,李能,孫兵兵,陳冰清.  材料工程. 2016(02)
[2]3D打印技術(shù)對核電設(shè)計與制造影響的基本思考[J]. 趙飛云,賀小明,王煦嘉,劉勇勝.  機械設(shè)計與研究. 2016(01)
[3]金屬材料增材制造技術(shù)[J]. 黃春平,黃碩文,劉奮成.  金屬加工(熱加工). 2016(02)
[4]金屬增材制造技術(shù)在航空發(fā)動機領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 張小偉.  航空動力學(xué)報. 2016(01)
[5]電弧增材制造研究現(xiàn)狀及在航空制造中應(yīng)用前景[J]. 熊江濤,耿海濱,林鑫,黃丹,李京龍,張賦升.  航空制造技術(shù). 2015(Z2)
[6]電弧增材制造成形控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 熊俊,薛永剛,陳輝,張衛(wèi)華.  電焊機. 2015(09)
[7]焊接快速成形技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 徐輝麗,陳希章,徐桂芳,桑靜.  材料導(dǎo)報. 2015(11)
[8]增材制造技術(shù)在汽車發(fā)動機方面的應(yīng)用[J]. 祝天安,添玉,李國偉,張衛(wèi)國,宓為建.  裝備制造技術(shù). 2015(04)
[9]電子束選區(qū)熔化成形技術(shù)研究進展[J]. 湯慧萍,王建,逯圣路,楊廣宇.  中國材料進展. 2015(03)
[10]增材制造技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用研究[J]. 洪奕,高鵬.  模具工業(yè). 2015(02)

博士論文
[1]多層單道GMA增材制造成形特性及熔敷尺寸控制[D]. 熊俊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]面向快速成型的設(shè)備控制、工藝優(yōu)化及成型仿真研究[D]. 劉杰.華南理工大學(xué) 2012
[3]外加電磁場控制焊接變形及冷裂紋研究[D]. 徐達.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[4]快速成形工藝軟件的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉冰.華中科技大學(xué) 2009
[5]Ti/Al異種合金激光熔釬焊工藝與連接機理[D]. 陳樹海.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[6]弧焊機器人金屬快速成形研究[D]. 杜乃成.天津大學(xué) 2009
[7]基于激光熔覆的三維金屬零件激光直接制造技術(shù)研究[D]. 李鵬.華中科技大學(xué) 2005

碩士論文
[1]外加縱向磁場作用下TIG焊熔池溫度場和流動的數(shù)值模擬[D]. 王聰.重慶大學(xué) 2014
[2]磁場作用下鎂合金焊接性的研究[D]. 賈華.沈陽工業(yè)大學(xué) 2010
[3]縱向磁場作用下鋁合金MIG焊接實驗研究及數(shù)值模擬[D]. 車小平.沈陽工業(yè)大學(xué) 2007
[4]鎳基堆焊合金在逆變交流縱向磁控下組織性能的研究[D]. 劉長軍.沈陽工業(yè)大學(xué) 2005



本文編號：3454566