成型尺寸对电子束选区熔化成型TC4合金性能与组织的影响

采用电子束选区熔化制造技术制备不同成型尺寸的Ti-6Al-4V(TC4)钛合金试样,通过金相显微镜、扫描电镜、万能试验机和X射线衍射仪等研究设备,探究了不同成型尺寸对电子束选区熔化成型TC4钛合金试样的显微组织与力学性能的影响。结果表明:在R05、R06和R07这3种不同成型尺寸的试样中,成型尺寸越大,则拉伸强度和屈服强度越大,同时弹性模量和延伸率越小,即塑性越差;试样R05、R06和R07均发生韧窝断裂,但试样R05断口塑性较差,更接近脆性断裂;试样R07上下段分别形成双态组织和等轴组织,且距离打印基板位置越远,试样的层间结合率和粉末熔化率越低,即打印情况越差;对于成型尺寸最大的试样R05,由于其每层扫描时间长、热传递效果好,故其β柱状晶内形成了细针状马氏体和魏氏组织,而成型尺寸较小的R06试样则由于较高加工温度中的冷却,形成了网篮组织和片状α相组织。

驱动桥壳电子束焊机的设计

介绍了用于中重型载货汽车驱动桥壳轴头环缝焊接的国产THDW-12型电子束焊机的设计特点,该焊机采用双电子枪和双加速高压电源的技术路线,控制系统以欧姆龙CJ1M可编程控制器为核心组成,工作节拍达到7min内焊一根桥,满足了24h三班倒的工作制使用要求。

电子束焊机可编程控制器控制系统的设计

介绍了以欧姆龙CJ1M可编程控制器为核心组成的电子束焊机控制系统,包括人机界面和手摇脉冲发生器等外围设备。控制系统功能:完成抽真空、工作电源通断、工作状态监控等逻辑控制;工作电源设定信号的数模转换和工作电源实时运行参数采样信号的模数转换;人机界面的操作、设定、监控、显示的功能;工作台运动速度及定位控制。分析了可编程控制器控制系统电磁干扰来源,阐述了抑制电磁干扰的软硬件措施。此控制系统应用于THDW系列电子束焊机,具有结构紧凑、运行可靠稳定等优点。

旋片式真空泵节能控制的实现

指出了用于从密封容器中抽除气体的旋片式真空泵的负荷随容器真空压力变化情况,在这种场合旋片式真空泵的拖动电动机大部分时间处于轻载运行,电动机的效率及功率因数较低;提出以真空压力信号为控制依据,对异步电动机采用轻载降压运行方式来提高其运行效率及功率因数措施,并在电子束焊机抽真空过程应用实践证明节能效果显著。

一种新型的数字式电子束扫描电源

本文介绍了数字式扫描电源工作原理和结构特点。

F_2—6A—E用于电子束焊机中的梯度控制

由于PC具有运行可靠、抗干扰能力强,能在恶劣的环境下工作等特点。

抑制电子束焊机加速高压电源过电压的措施

分析了电子束焊机加速高压电源过电压的特点,提出用氧化锌避雷器对过电压进行钳位抑制的措施,提高了加速高压电源可靠性。

小束流电子束焊焊缝黑边问题的研究与探讨

为了得到均匀、光滑、不带有黑色边缘的电子束焊焊缝,文中提出了特定的焊接工艺和在真空电子束焊接中如何降低金属蒸汽反镀工件表面的建议,以获得高质量等级的焊缝,同时节省二次加工成本,提高生产效率。以同一直径和壁厚下的316L不锈钢管型产品进行焊接试验,在不同高度聚焦焊接和表面修复工艺下,获得了高质量等级焊缝。研究结果表明,在小束流高速焊接中,上、下聚焦焊接焊缝熔宽比表面聚焦的大,而表面聚焦焊接获得的熔深大于其他2种方法。真空电子束焊接焊缝两边的黑色物质并不是金属氧化物,而是金属蒸汽镀在低温表面而形成的蒸镀膜。试验中发现,采用高温驱散法或扫描修饰工艺可以解决小束流电子束焊焊缝边缘发黑问题。

单线横涡式电子束聚焦线圈聚点束斑试验研究

为了寻找电子束熔粉设备的单线横涡式线圈在不同高度上电子束聚焦电流和束斑直径的标定,结合观察法和铜膜截束法获得了聚焦电流与聚焦距离关系。使用动态偏转扫描的方法在不同的聚焦距离处使用0.2mm厚的紫铜带截采电子束,最后拟合分析了获得的不同距离下的聚焦电流。结果发现,肉眼观察到的聚焦状态下的束斑并非最佳的聚焦状态;拟合发现随着聚焦距离的变小聚焦电流以幂函数的形式增长。对比不同聚焦距离下的最小束斑大小发现,随着聚焦距离的变小聚焦电流下的束斑直径也变小,但是束斑圆度变差,为本文提出的方法对选区熔粉成形工作距离的选择提供了指导性的依据。

层流电子枪真空压差隔离导管的结构设计分析

为了避免层流电子枪低真空工作时的枪真空泄露或工作室反冲物引起的频繁放电,利用电子束光学数学模型,设计了一种真空压差隔离导管。最后装置在THDW牌电子束熔粉成形制备层流电子枪里,观察其真空隔离效果和不同加速电压下的通束情况。设计结果得出压差隔离导管孔径为3.6mm,长度为10mm。最后试验验证发现理论设计出的隔离导管成功克服了工作室低真空工作时的抢真空泄露问题,设计与试验吻合度为95.5%,并且其最值加速电压下电子束都顺利通过了隔离导管。因此该研究对层流电子枪压差隔离管的设计提供了有效理论依据。

电子束选区熔化制备TC4合金热处理后组织性能研究

利用Arcam A2X型真空3D打印机,通过电子束选区熔化技术(EBSM),采用去内部应力退火、再结晶完全退火、固溶、时效4种热处理工艺对EBSM成形件进行热处理,研究不同热处理工艺对其成形性能与显微组织的影响。结果表明,经过4种热处理工艺的EBSM打印试件力学性能都得到了不同程度的提升,其中再结晶退火处理后,试样的抗拉强度提升最大,时效处理提升材料的塑性最明显;4种热处理工艺处理试样的断口均呈韧性断裂。

电子束选区熔化成形方向选择对TC4合金性能的影响

采用电子束选区熔化针对不同成形方向进行打印,利用扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究了电子束选区熔化成形Ti-6Al-4V合金的组织特征,获得了成形后Ti-6Al-4V合金力学性能,揭示了成形方向选择对力学性能的影响规律。结果表明:横向打印产品材料抗拉强度能够达到986 MPa、屈服强度能够到达880 MPa、延伸率能够到达11.2%,明显优于纵向打印产品材料的性能;横向打印材料在打印过程中冷却速度较快,β相先转化成α′马氏体,最后分解为α+β相组成的网篮组织;纵向打印材料在打印过程中材料被反复加热,最终形成魏氏组织(过热组织)。

大型电子束轰击炉束功率控制系统的设计

大型电子束轰击炉的加速电源采用六相十二脉波全波整流和开环控制时,可通过控制电子束流自动伺服加速电压反向变化来稳定熔炼功率。针对电子束发射过程的复杂性,采用一种新型智能控制器--九点控制器设计了电子束功率稳定控制系统。电网电压有±10%变化,熔炼功率调节范围为30%～100%额定功率,电子束功率的稳态偏差<4%;电网电压短时有20%降落,额定功率熔炼时,电子束功率的动态降落<10%。运行结果表明,控制系统的稳态和动态性能指标都满足了熔炼工艺要求,且加速电源运行效率高,对电网谐波污染少;控制系统在保证控制精度的同时,具有较好的稳定性和鲁棒性。

可编程控制器在电子束焊机中的应用

利用三菱Ｆ１－６ＩＭＲ型可编程控制器及其扩展单元对电子束焊机进行抽真空过程控制、各供电电源联锁和互锁控制、高压升降梯度控制、焊接束流梯度和焊接定时控制。大大地提高了自动化程度，使操作维护简便，运行稳定可靠。文章介绍电子束焊机的控制系统概况、可编程控制系统的构成和程序设计思想。

316L粉末电子束熔化成形的熔合机制的研究

本文通过球粉熔合理论和试验方法阐述了熔粉成形过程,探究电子束熔粉成形过程的粉末熔合机制。结果表明,试验结果吻合熔粉理论模型。熔合初期,离散粉末预热后小粒径的粉末颗粒几乎完全熔入大颗粒中,颗粒与颗粒之间相连形成聚合结构。熔合中期,粉末中形成大体积空隙,在熔池溶体表面张力的作用下呈现柱状结构,且相互之间连通。熔合末期,因材料扩散传质和表面张力的作用,气孔逐渐被排除,致密度接近理论密度。由于电子束接触位置的热载荷较高且向周围散热速度较快,因此成形件内部出现大量板条状马氏体晶粒。