發(fā)布時(shí)間：2022-02-10 05:45

　　近年來,鑄造鋁合金的應(yīng)用越來越廣泛,其中Al-Si系合金中高強(qiáng)高韌性的ZL114A合金憑借良好的鑄造性能和力學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于兵工、航空、交通等現(xiàn)代制造業(yè)中。增材制造技術(shù)因其高效低成本的制造特點(diǎn),自概念誕生以來就在全球受到了廣泛關(guān)注,各領(lǐng)域都將研究增材制造作為熱點(diǎn),焊接工藝與增材制造技術(shù)的結(jié)合成為新的發(fā)展方向,電弧增材制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,并因其熱源成本低、易獲取的特點(diǎn)迅速成為熱門研究內(nèi)容。本文將電弧增材制造技術(shù)與鑄造鋁合金結(jié)合起來,使用GTA電弧增材制備ZL114A零件,通過工藝試驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,使用基于ABAQUS軟件的有限元數(shù)值模擬方法研究增材制造過程中溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,進(jìn)而預(yù)測(cè)工藝成形。使用自主設(shè)計(jì)搭建的增材制造平臺(tái)進(jìn)行工藝試驗(yàn),研究工藝參數(shù)對(duì)GTA增材制造ZL114A成形的影響,通過正交試驗(yàn)法研究工藝參數(shù)對(duì)層高、層寬的影響程度,發(fā)現(xiàn)對(duì)焊縫層高影響程度的工藝參數(shù)排序?yàn)?送絲速度、焊接電流、行走速度,對(duì)焊縫層寬影響程度的工藝參數(shù)排序?yàn)?行走速度、焊接電流、送絲速度。通過控制變量試驗(yàn)研究工藝參數(shù)對(duì)層高、層寬的影響規(guī)律發(fā)現(xiàn),焊縫層高隨著焊接電流、行走速度增大而減小,隨送絲速度... 

【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)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Lasform技術(shù)示意圖[3]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-2002年，西北工業(yè)大學(xué)的楊海歐[6]對(duì)Rene95合金激光立體成形技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性研究，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，改進(jìn)噴嘴結(jié)構(gòu)，對(duì)試樣進(jìn)行熱處理等方法，從試樣的顯微組織和力學(xué)性能角度進(jìn)行評(píng)估，成功制備得到符合使用要求的Rene95合金激光立體成形件，證實(shí)了該技術(shù)的可行性。作者得到的成形件顯微組織主要由細(xì)長枝晶組成，且這些枝晶具有外延生長的特點(diǎn)，作者認(rèn)為制備過程中溫度梯度高、凝固速度高是形成細(xì)長枝晶的原因，凝固過程中固液界面的推進(jìn)是外延生長的原因。2003年，北京有色金屬研究所[7]研究了激光直接沉積663銅合金和316L不銹鋼所得材料的組織和性能。圖1-2（a）顯示了單層激光熔覆316L不銹鋼的橫截面顯微組織，圖中可以清楚地區(qū)分三個(gè)不同的區(qū)域，分別為平面生長區(qū)域，樹狀區(qū)域和等軸區(qū)域，顯然這三個(gè)區(qū)域是在不同的凝固條件下形成的。圖1-2（b）顯示了具有交替處理方向的激光沉積663銅合金樣品的縱向截面的微觀結(jié)構(gòu)，圖中標(biāo)出了橫向和凝固方向，可以看出此技術(shù)所獲得的微結(jié)構(gòu)精細(xì)且無缺陷。圖1-2樣品的顯微組織結(jié)構(gòu)[7]:(a)316L不銹鋼的橫截面,(b)663銅合金的縱向橫截面2004年，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所的尚曉峰等人[8]設(shè)計(jì)組建了相較已有研究成果，更具創(chuàng)新型的激光工程化凈成形系統(tǒng)。尚曉峰開展了一系列成形研究試驗(yàn)，給出了試驗(yàn)中若干問題的解決方案，分別為用單層多次鋪粉多次掃描的方法解決體積收縮率過大的問題，采用滴加20%的502-丙酮溶液使粉末粘結(jié)與使加工表面位于激光焦點(diǎn)之下相結(jié)合的方法解決粉末爆炸迸飛問題，采用50%重合率與不掃描輪廓線的方法解決表面質(zhì)量問題。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-圖1-3掃描層厚為0.05mm時(shí)所得到的致密度達(dá)95%的試樣[9]:(a)層厚為0.05mm側(cè)面,(b)層厚0.05mm表面2008年，華中科技大學(xué)的付立定[9]對(duì)如何提升選擇性激光熔化直接成形制備所得金屬件的致密度展開了系統(tǒng)性研究，使用正交試驗(yàn)研究工藝參數(shù)，使用不同粉末材料對(duì)比研究其影響，改進(jìn)掃描方式研究其影響，通過以上的方法付立定成功制備得到致密度高達(dá)95%的試樣，并且制定了一套完整的選擇性激光熔化工藝研究流程，為更多的研究項(xiàng)目奠定了基矗2010年，朱勝在增材再制造的成形材料開發(fā)領(lǐng)域進(jìn)行了研究[10]，增材再制造技術(shù)是一種將再制造與增材技術(shù)相結(jié)合的新型技術(shù)，其變廢為寶、壞中修好的特點(diǎn)符合綠色制造的要求。朱勝制備了具有Fe-Si-Mn-Ti-B微合金系列的新型金屬芯線，通過GMAW表面快速成形技術(shù)直接形成零件，研究成形零件的顯微組織和顯微硬度，發(fā)現(xiàn)提高針狀鐵素體比例可以提高結(jié)合性能。研究零件的性能特征�？估瓘�(qiáng)度，屈服強(qiáng)度和斷裂伸長率分別為575MPa，530MPa和10.14％，斷裂機(jī)理屬于準(zhǔn)解理斷裂[11]，因此，該自制材料可用于形成一些結(jié)構(gòu)部件。2013年，朱勝[12]在柔性增材再制造技術(shù)方面取得了一定的研究成果，相比普通增材再制造，此技術(shù)更注重利用機(jī)器人等系統(tǒng)來進(jìn)行高柔性控制。這些研究成果包括平臺(tái)開發(fā)，反求建模技術(shù)，形狀精度控制，材料集約化和磁控柔性增材再制造技術(shù)。總的來說，從20世紀(jì)末國內(nèi)開始研究增材制造技術(shù)以來，主要成果來自于高校和研究所，主要研究內(nèi)容為各種新型增材制造技術(shù)方法的探究，工藝參數(shù)的優(yōu)化[13–15]，成形件顯微組織、性能特征的研究，可以良好適應(yīng)增材制造的新型材料開發(fā)等方面，可以看出經(jīng)過十幾年的研究，已經(jīng)形成一套成體系的研究思路，這對(duì)后續(xù)的研究

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]5A06鋁合金攪拌摩擦焊溫度場(chǎng)數(shù)值模擬[J]. 崔超,吳志生,柴斐,范祎欣.  焊接技術(shù). 2017(03)
[2]3D打印技術(shù)及應(yīng)用趨勢(shì)[J]. 李小麗,馬劍雄,李萍,陳琪,周偉民.  自動(dòng)化儀表. 2014(01)
[3]柔性增材再制造技術(shù)[J]. 朱勝.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(23)
[4]5A06鋁合金焊接殘余應(yīng)力有限元分析[J]. 米國發(fā),趙大為,董翠粉,牛濟(jì)泰.  熱加工工藝. 2010(03)
[5]焊接應(yīng)力變形原理若干問題的探討(二)[J]. 王者昌.  焊接學(xué)報(bào). 2008(07)
[6]焊接應(yīng)力變形原理若干問題的探討(一)[J]. 王者昌.  焊接學(xué)報(bào). 2008(06)
[7]激光工程化凈成形技術(shù)的研究[J]. 尚曉峰,劉偉軍,王天然,王志堅(jiān).  工具技術(shù). 2004(01)
[8]金屬材料激光立體成形技術(shù)[J]. 黃衛(wèi)東,李延民,馮莉萍,陳靜,楊海歐,林鑫.  材料工程. 2002(03)

博士論文
[1]2219鋁合金GTA增材制造及其熱處理過程的組織演變[D]. 柏久陽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]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
[3]GMAW再制造多重堆積路徑對(duì)質(zhì)量影響及優(yōu)化方法研究[D]. 趙慧慧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]光固化三維打印成形材料的研究與應(yīng)用[D]. 劉海濤.華中科技大學(xué) 2009

碩士論文
[1]大深寬比攪拌摩擦焊數(shù)字化設(shè)計(jì)與過程仿真[D]. 謝聿銘.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]316LN不銹鋼窄間隙TIG焊電弧特性與熔池行為的數(shù)值模擬[D]. 董博倫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]鋁合金CMT電弧增材制造溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及流場(chǎng)數(shù)值模擬[D]. 曹熙勇.南京航空航天大學(xué) 2018
[4]鑄造鋁合金激光熔覆修復(fù)工藝特性研究及應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬[D]. 陳奧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[5]電弧增材制造溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬及成形路徑策略評(píng)估[D]. 劉文潔.華中科技大學(xué) 2017
[6]Inconel625合金GTAW電弧增材制造工藝研究[D]. 劉金平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[7]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(xué) 2016
[8]電弧增材制造5B06鋁合金工藝及性能研究[D]. 李玉飛.華中科技大學(xué) 2017
[9]不銹鋼粉末選擇性激光熔化直接制造金屬零件研究[D]. 付立定.華中科技大學(xué) 2008
[10]等離子熔積成形過程溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬[D]. 張珩.華中科技大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3618354