薄壁中空环形件的电弧增材制造工艺分析

基于冷金属过渡技术,研究了全封闭薄壁中空环形件的电弧增材制造工艺.首先在单层单道熔敷层圆弧形截面轮廓的基础上推导了单道多层熔敷层的叠加数学模型;其次建立了可根据薄壁结构尺寸获取合理工艺参数的等体积电弧增材模型,最后通过试验数据验证了模型的可靠性.基于该模型,建立了工艺参数(送丝速度、电弧移动速度)与成形件尺寸之间的关系,在优化的增材工艺下成形出了外观质量良好的薄壁中空环形工件,并将成形件扫描得到的实际轮廓与理论轮廓进行对比,验证了叠加模型和等体积增材模型的准确性以及工艺的可行性.

中空环形结构的电弧增材工艺研究

电弧增材制造技术具有广阔的发展前景,尤其是对于小批量、复杂结构零件的研发及生产制造具有很大优势。通过以全封闭中空环形结构件为研究对象,基于CMT熔覆技术,对其进行电弧增材制造的工艺试验研究,旨在通过改变焊枪位姿和电弧参数,研究中空环形结构件的合理制造方法。试验研究表明:多方位电弧增材制造可以克服重力对熔覆金属的影响,通过非完全对称的增材路径获得良好的结构成形。

基于CMT焊接的双金属电弧增材成形件的组织和力学性能

采用CMT(Cold Metal Transfer)焊接工艺,基体区选用ER80S-G焊丝,硬质区选用进口焊丝OK Tubrodur15.50进行双金属电弧增材试验,对成形件的横截面进行显微组织分析和硬度测试。结果表明:基体区的组织为粒状贝氏体、铁素体以及碳化物质点,各层的组织分布均匀;硬质区各层组织差别很大,底层以片状回火马氏体为主,随着层数的增加回火马氏体量减少,淬火马氏体量增多,最后一层由于没有受到回火作用,组织以淬火马氏体为主。成形件横截面的整体显微硬度分布较为合理,基体区的硬度变化不大,平均硬度为235.1 HV;硬质区的硬度随层数的增加逐渐增高,平均硬度为695.5 HV。

感应加热辅助原位合成Ti_3SiC_2连接SiC陶瓷

采用感应加热的方式引燃Ti-Si-C(摩尔比3∶1∶2)及Ti-Si-C-Al(摩尔比3∶1∶2∶0.1)体系的自蔓延燃烧反应并实现了SiC陶瓷间的连接.通过对不同工艺参数下生成产物中Ti3SiC2相的相对含量的分析,初步优选出最佳工艺参数为50 A感应电流下加热、30 A感应电流下保温30 min以及1 MPa的连接压力,得到的SiC/TSC/SiC和SiC/TSC-Al/SiC接头平均抗剪强度分别为32.9和66.8 MPa.微观结构和成分分析的结果表明,SiC/TSC/SiC及SiC/TSC-Al/SiC接头处均显示出良好的界面结合,无明显气孔或裂纹等缺陷.XRD的物相分析结果表明,SiC/TSCAl/SiC接头的中间层产物中主要含有Ti_3SiC_2相及少量Ti C和Ti-Si的化合物;而SiC/TSC/SiC接头则主要以Ti C为主,这就导致了前者的平均抗剪强度超过了后者的两倍.

基于CMT电弧增材的焊缝成形尺寸规律研究

目的研究焊接参数对焊缝成形尺寸的影响规律。方法基于冷金属过渡技术,采用正交试验方法得到在不同参数组合下焊缝熔宽、余高和第2层增高,通过多元线性回归拟合,建立了焊缝熔宽、余高和第2层增高与焊接参数之间的回归模型。结果影响焊缝熔宽和余高的主要焊接参数是焊接速度,影响焊缝第2层增高的主要焊接参数是送丝速度,而层间温度的变化对熔宽会有显著影响,但是对余高和第2层增高的影响不大,而且焊缝第2层的增高与余高在数值上存在较大的差异,对比预测值和试验值验证了回归模型的准确性。结论通过改变焊接速度可以引起熔宽和余高的显著变化,层间温度对余高和第2层增高不会造成很大影响。

基于核应用下碳化硅陶瓷及其复合材料的连接研究进展

SiC陶瓷及其复合材料凭借其自身固有的核辐射下的稳定性而有望成为新一代核裂变以及未来核聚变反应堆中重要的结构材料。能否满足核应用环境下各种苛刻条件而实现完美连接是其能够得到最终应用的关键。本文综述了目前国际上基于核应用上SiC陶瓷及其复合材料的几种连接工艺的发展情况。

针对“211”高校焊接方向《焊接结构》课程的教学改革

《焊接结构学》是焊接专业的主干课程之一,是进行各种焊接结构设计与制造的必修课程。这门课程的知识点密集、理解难度大,对于基础稍差的学生而言,学习难度很大。本文提出了以"211"高校中焊接专业的学生水平为定位,培养以市场需求为导向的焊接人才为目标进行课程改革,优化教学内容,以理论知识与焊接过程有限元数值模拟过程相结合,增加实际工程案例,真正做到活学活用,加深学生的理解。

基于金属蒸汽和外加磁场的MIG电弧模拟

熔化极惰性气体保护焊中,高温电弧使焊丝部分蒸发成蒸汽,基于磁流体动力学模拟了金属蒸汽和外加纵向磁场下的MIG电弧。结果表明:金属蒸汽改变了电弧温度分布和温度梯度,温度峰值降幅达23.6%;外加纵向磁场强度每增加0.01 T,金属蒸汽在工件表面的覆盖半径减小约12.9%,外加磁场可控制低碳钢焊接烟尘中含量最多的铁蒸汽分布。

考虑温度场的MIG熔滴过渡行为数值模拟

为研究熔化极气体保护焊接熔滴过渡行为中熔滴温度、尺寸、滴落速度的变化规律,用304不锈钢焊丝,氩气为保护气,建立考虑温度场的二维轴对称熔滴过渡数值模型。结果表明:熔滴脱落前温度最大值出现在熔化的焊丝金属端部,熔滴脱落后温度最大值出现在熔滴中心区;随脱落后时间增加,熔滴平均温度逐渐升高,温度分布更均匀;将缩颈脱落后的熔滴看作椭圆,随熔滴在电弧等离子体中运动,熔滴尺寸逐渐接近圆形,熔滴在长轴方向尺寸变化较大,在短轴方向变化较小;与熔滴在长、短轴方向上的尺寸变化相比,熔滴的等效半径变化更小。

基于外加纵向磁场的MIG熔滴过渡数值模拟

为研究外加纵向磁场对熔化极气体保护焊接的熔滴温度、尺寸、滴落速度的影响规律,选用ER304不锈钢焊丝,氩气为保护气,建立了考虑外加纵向磁场的二维轴对称熔滴过渡数值模型,模拟的熔滴尺寸结果与试验结果吻合较好。结果显示:当其他焊接参数不变时,在一定范围内随着外加纵向磁场的增大,脱落时刻熔滴径向长度逐渐增大,轴向长度逐渐减小,形状由长球形变为扁球形,过渡频率逐渐减小。但外加纵向磁场对熔滴脱落时刻温度、滴落速度的影响是间接的且较小。

微波助燃Ni-Al金属粉末的烧结

利用田口实验设计方法来分析粉末混合物的质量、冷压成型压力和微波功率3个参数在微波助燃Ni-Al(1:1摩尔质量比)燃烧反应过程中的影响,并通过实验加以验证。结果表明,微波助燃Ni-Al燃烧反应的最佳工艺参数为:1g的Ni-Al粉末混合物、76 MPa冷压成型压力以及180 W的微波功率。在此工艺条件下可以以较快速度点燃Ni-Al的燃烧反应,并实现反应的完全发生。

M弧对Q890超高强钢双丝三弧性能影响研究

通过调整动态双丝三弧中的M弧电流大小,研究其对Q890超高强钢焊接熔深大小、焊接过程稳定性、热输入大小、机械性能及微观硬度的影响。结果表明:随着M弧逐渐增大,焊接稳定性逐渐增加,热输入递减;通过拉伸测试及冲击测试发现,随着热输入的降低,抗拉强度较高,冲击值较高;通过观察宏观组织发现,在热输入较小时,热影响区的宽度较小;在同一测试点,微观硬度逐渐增加。