電弧增材制造網格壁板以逐層堆積的方式直接在基板上沉積網格結構,能夠極大地提升生產效率并降低成本.在網格壁板的成型過程中,基層的成型和整體的熱過程決定了上層是否能成功完成成型.本文針對不同板厚作為基板的基層成型不規(guī)律問題,利用不同環(huán)境因素下的試驗得到其成型熔寬及余高數據,根據得到的數據建立有限元填充模型.采用有限元模擬方式研究基板厚度、預熱溫度、距邊緣距離等關鍵參數對電弧增材制造網格壁板的影響規(guī)律.試驗結果表明:隨著基板厚度的增加,基層成型寬度明顯減小;隨著預熱溫度的升高,在80℃溫度以內寬度增加不明顯,當預熱溫度超過120℃,基層成型寬度出現明顯的增加;在邊緣距離大于20 mm時,邊緣距離對成型寬度基本沒有影響;邊緣距離小于20 mm時,隨著邊緣距離的減小,成型寬度逐漸加大,在邊緣距離為10 mm時整個邊緣基板的溫度達到500°,基板塌陷傾向明顯.最后通過上述試驗結果,應用熱力學理論構建基層成型數學模型,結合統(tǒng)計學最小二乘法,輔助確定熱源參數后采用有限元模擬的方法可以進行不同工藝參數及板厚的熱過程研究,這種創(chuàng)新性結合熱力學解析解、統(tǒng)計學方法和簡單實測解,可以有效地減少電弧增材基層熱過程... 

【文章來源】：天津大學學報(自然科學與工程技術版). 2020,53(09)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

不同預熱溫度模擬截面

為驗證模型的合理性，根據表1的工藝參數及成型結果設置熱源模型參數進行模擬，同時采用熱電偶測量距離焊縫邊緣5 mm處熱循環(huán)曲線．在軟件中采集相同位置處的模擬結果，結果如圖1所示．由結果可知，在升溫到最高溫度的過程中，兩條曲線很好地重合，說明熱源模型能很好地反映在熔化成型過程中的熱源特性，但是模擬的最高溫度比測量溫度高．熱源模型是通過實際測量焊縫成型形貌參數來獲得熱源模型參數，并且試驗結果顯示，熱源模型完全覆蓋焊縫模型，整體的成型趨勢與實際情況中起弧點不能完全鋪展、收弧點完全鋪展并且熔深相對較深完全相符．在冷卻過程中由于實際基板熱過程對流散熱比較多，而在模擬的過程中忽略了對基板的熱傳導，所以實測的溫度相對較低．但是對較大的基板來說，對焊縫寬度的影響并不很大，因此相對來說仿真的熱源模型是準確的[8].1.4 網格劃分及材料熱物理參數

圖2所示為基層成型網格模型，圖形上方是堆積層的網格劃分，為兼顧計算精度和計算時間，采用等網格劃分方式，在計算的時候將堆積層及熱影響區(qū)的網格密度設置為2級細化，為0.5 mm，單元類型為八節(jié)點六面體單元．試驗所用焊絲牌號為ER2319，直徑為1.2 mm，基板為6060鋁合金，其熔點為659℃.在所用軟件simufact-welding中給出了材料參數，材料密度為2.7 mg/mm3，泊松比為0.330．不同溫度下的熱導率及比熱容參數曲線如圖3所示．

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]GMAW再制造多重堆積路徑對質量影響及優(yōu)化方法研究[D]. 趙慧慧.哈爾濱工業(yè)大學 2012

碩士論文
[1]GMAW快速成形熔敷焊道尺寸神經網絡建模和參數預測[D]. 胡建文.哈爾濱工業(yè)大學 2012



本文編號：3502308