本文選題：等離子弧　切入點(diǎn)：增材制造　出處：《南京理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：電弧增材制造技術(shù)是金屬3D打印的一個(gè)重要研究方向,目的是快速生產(chǎn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)件,其全焊縫組織具有結(jié)構(gòu)致密、力學(xué)性能高的特點(diǎn)。本文以等離子弧為熱源,ER308不銹鋼焊絲為填充材料,開展了對電弧增材工藝及尺寸精度控制的研究,在此基礎(chǔ)上完成典型試件的電弧增材制造。首先研究了單層單道及多層單道成形工藝。研究了不同參數(shù)下成形形貌及成形精度,制定了工藝參數(shù)匹配范圍。對起弧熄弧端尺寸偏差較大進(jìn)行分析并提出尺寸控制策略:對直壁體,利用起弧端成形尺寸大與熄弧端成形尺寸小的特點(diǎn),采用往復(fù)式堆積方式進(jìn)行互補(bǔ),同時(shí)降低起弧端的電流和送絲速度、增大堆覆速度,增大熄弧端的送絲速度、減小堆覆速度,達(dá)到端口尺寸的有效控制;對封閉環(huán)形,形成起弧端與熄弧端的搭接,搭接長度為8mm可有效控制搭接處的高度。然后開展了對尺寸精度控制的研究,建立熔敷層尺寸(寬度、高度)與工藝參數(shù)(堆覆電流、堆覆速度及送絲速度)之間的模型。采用正交旋轉(zhuǎn)組合試驗(yàn)的方法,利用MATLAB軟件擬合得到尺寸與參數(shù)的二次回歸模型。采用因子置零方法分析單因子及多因子參數(shù)對堆覆層尺寸的影響,結(jié)果表明參數(shù)對層寬尺寸影響大小為:堆覆速度送絲速度堆覆電流;對層高尺寸影響大小為:送絲速度堆覆速度堆覆電流。由擬合得到的兩個(gè)方程,通過調(diào)節(jié)參數(shù)可有效控制尺寸,并達(dá)到優(yōu)化參數(shù)的目的。接著對堆覆層的顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)不銹鋼堆覆構(gòu)件組織由奧氏體和少量鐵素體組成,其抗拉強(qiáng)度較好,達(dá)到510MPa以上,且豎直方向高于水平方向。應(yīng)力分布具有明顯的規(guī)律:高度方向上,兩端硬度高,中間部分硬度低;寬度方向上,兩邊硬度低,焊縫中心處硬度高。最后,基于等離子電弧增材制造系統(tǒng),確定了復(fù)雜環(huán)形殼體的堆覆成形策略,用等離子電弧增材制造技術(shù)制造出瓶狀殼體件,并檢驗(yàn)其外觀,結(jié)果表明:除去起弧熄弧點(diǎn)處,壁厚最大相對誤差為5.37%,最大誤差值為0.22mm,熔敷效率達(dá)到0.197kg/h。
[Abstract]:Arc material augmentation manufacturing technology is an important research direction of metal 3D printing. The purpose of this technology is to produce complex structural parts quickly, and the structure of the whole weld is compact. The characteristics of high mechanical properties. In this paper, plasma arc is used as the heat source of stainless steel wire E308 as filling material, and the process of arc material increasing and the control of dimension precision are studied. On the basis of this, the fabrication of the typical specimen is completed. Firstly, the single-pass and multi-layer single-pass forming processes are studied, and the shape and precision of the forming process under different parameters are studied. The matching range of process parameters is established. The large deviation of the dimension of the arc extinguishing end is analyzed and the dimension control strategy is put forward: for the straight wall body, the characteristics of the large size of the starting end and the small size of the end of the arc extinguishing are used. The reciprocating stacking method is used to complement each other, and at the same time, the current and wire feeding speed at the starting arc end are reduced, the stacking speed is increased, the wire feeding speed at the extinguishing end is increased, and the stack speed is reduced to achieve the effective control of the port size. The lap length of 8mm can effectively control the height of the lap. Then, the dimension (width, height) and process parameters (stack current) of the cladding layer are established. Models between stacking speed and wire feeding speed. The quadratic regression model of size and parameter was obtained by MATLAB software. The influence of single factor and multi-factor parameters on the size of the cladding was analyzed by factor zeroing method. The results show that the influence of the parameters on the width of the layer is as follows: the wire feeding speed of the stack current and the stacking current of the height of the layer are: the stacking current of the wire feeding velocity. By adjusting the parameters, the size can be effectively controlled and the parameters can be optimized. Then, the microstructure and mechanical properties of the cladding are studied. It is found that the microstructure of the stainless steel cladding member is composed of austenite and a small amount of ferrite. The tensile strength is higher than 510MPa, and the vertical direction is higher than the horizontal direction. The stress distribution has obvious regularity: in the height direction, the hardness of both ends is high, the hardness of the middle part is low, the hardness of both sides is low in the width direction, The hardness is high at the center of the weld. Finally, based on the plasma arc material increasing manufacturing system, the stacking and reforming strategy of the complex annular shell is determined, and the bottle shell is manufactured by the plasma arc material increasing technology, and the appearance of the shell is tested. The results show that the maximum relative error of wall thickness is 5.37 mm, the maximum error is 0.22 mm, and the deposition efficiency is 0.197 kg / h.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG142.71;TG661

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本文編號：1656758