電弧增材制造網(wǎng)格壁板以逐層堆積的方式直接在基板上沉積網(wǎng)格結(jié)構(gòu),能夠極大地提升生產(chǎn)效率并降低成本.在網(wǎng)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(yàn)得到其成型熔寬及余高數(shù)據(jù),根據(jù)得到的數(shù)據(jù)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(yù)熱溫度、距邊緣距離等關(guān)鍵參數(shù)對電弧增材制造網(wǎng)格壁板的影響規(guī)律.試驗(yàn)結(jié)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(yù)熱溫度的升高,在80℃溫度以內(nèi)寬度增加不明顯,當(dāng)預(yù)熱溫度超過120℃,基層成型寬度出現(xiàn)明顯的增加;在邊緣距離大于20 mm時(shí),邊緣距離對成型寬度基本沒有影響;邊緣距離小于20 mm時(shí),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(shí)整個(gè)邊緣基板的溫度達(dá)到500°,基板塌陷傾向明顯.最后通過上述試驗(yàn)結(jié)果,應(yīng)用熱力學(xué)理論構(gòu)建基層成型數(shù)學(xué)模型,結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)最小二乘法,輔助確定熱源參數(shù)后采用有限元模擬的方法可以進(jìn)行不同工藝參數(shù)及板厚的熱過程研究,這種創(chuàng)新性結(jié)合熱力學(xué)解析解、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和簡單實(shí)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(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2020,53(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同預(yù)熱溫度模擬截面

為驗(yàn)證模型的合理性，根據(jù)表1的工藝參數(shù)及成型結(jié)果設(shè)置熱源模型參數(shù)進(jìn)行模擬，同時(shí)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(jié)果，結(jié)果如圖1所示．由結(jié)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(shí)際測量焊縫成型形貌參數(shù)來獲得熱源模型參數(shù)，并且試驗(yàn)結(jié)果顯示，熱源模型完全覆蓋焊縫模型，整體的成型趨勢與實(shí)際情況中起弧點(diǎn)不能完全鋪展、收弧點(diǎn)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(shí)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(dǎo)，所以實(shí)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(zhǔn)確的[8].1.4 網(wǎng)格劃分及材料熱物理參數(shù)

圖2所示為基層成型網(wǎng)格模型，圖形上方是堆積層的網(wǎng)格劃分，為兼顧計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間，采用等網(wǎng)格劃分方式，在計(jì)算的時(shí)候?qū)⒍逊e層及熱影響區(qū)的網(wǎng)格密度設(shè)置為2級細(xì)化，為0.5 mm，單元類型為八節(jié)點(diǎn)六面體單元．試驗(yàn)所用焊絲牌號為ER2319，直徑為1.2 mm，基板為6060鋁合金，其熔點(diǎn)為659℃.在所用軟件simufact-welding中給出了材料參數(shù)，材料密度為2.7 mg/mm3，泊松比為0.330．不同溫度下的熱導(dǎo)率及比熱容參數(shù)曲線如圖3所示．

【參考文獻(xiàn)】：
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(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

碩士論文
[1]GMAW快速成形熔敷焊道尺寸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模和參數(shù)預(yù)測[D]. 胡建文.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012



本文編號：3502308