基于GMAW堆焊成形的间隔焊道搭接量模型

焊道搭接量在较大程度上影响着基于三维熔化极气体保护焊直接成形过程的顺利进行以及成形件的精度.文中根据焊接熔滴过渡的物理特性,建立了GMAW堆焊三维成形的间隔焊道搭接量模型,在此基础上计算了平整堆焊层的相邻两道焊道的理论间隔,采用实际焊接试验对理论模型进行了验证.得到了修正的理论间隔,并计算了平整堆焊层高度;试验得到的结果与理论结果相吻合,说明模型建立的合理性,从而为焊接成形过程的自动化奠定了基础.

2219铝合金TIG填丝堆焊成形薄壁试样组织特征

进行了2219铝合金多层单道TIG填丝堆焊成形试验，并观察了堆焊成形试样的宏观形貌与微观组织特征。结果表明，堆焊成形试样整体冶金结合良好、无明显的未熔合现象。在试样的中下部区域有平行条纹出现，条纹间距大约相等，并且条纹区域与层间位置大致重合。顶部区域组织呈树枝状，且Cu元素偏析严重。中下部区域组织形态多样，包括条纹组织、等轴组织、柱状组织和平面组织，各类组织依次循环出现，同时Cu元素偏析明显改善。堆焊试样中存在一定量的孔隙缺陷―气孔和缩孔，两者尺寸介于10～80μm 之间，集中出现在层间位置（条纹）。

基板散热作用对电弧堆焊成形中熔宽调控的影响

文中首先进行单道多层堆焊试验,得到不同厚度基板条件下的20层薄壁堆焊结构,发现薄壁结构都能在距基板7.30 mm高度以内进入熔宽稳定区域,且稳定后熔宽与基板厚度无关.结果表明,基板散热在不同高度的作用效果的不同是造成基板附近焊道熔宽产生变化的主要因素.采用三种策略对基板附近焊道熔宽进行调控并对结果进行方差分析,最佳调控策略可以使各基板条件下的方差都控制在0.24以内,其中6 mm板厚下可控制在0.02以内.根据参数调控曲线可知,基板对不同高度焊道熔宽的作用效果呈凹型曲线分布,且曲率随基板厚度的增加而增加.

基于GMAW堆焊成形的堆焊层焊道搭接量及力学性能研究

以基于GMAW堆焊成形的堆焊层为研究对象,研究了其焊道搭接量模型,重点分析了焊道搭接量对堆焊层成形表面平整度的影响。通过试验对搭接模型的可靠性进行了验证,并对堆焊层横截面整体显微硬度进行测试,对堆焊层水平方向的力学性能进行了拉伸试验。结果表明:采用电流115 A、送丝速度50 mm/s、焊接速度6 mm/s这组成形工艺参数时,成形质量相对稳定,堆焊层成形表面平整度好;堆焊层的硬度从焊道底部向上逐渐增大,大致在150~180HV之间;堆焊层拉伸性能好,断口为韧性断裂,塑形好,能满足零件的使用性能要求。

复合铣削的金属件堆焊成形尺寸研究

针对目前金属件堆焊中存在的成形效果较差和尺寸精度较低等问题,建立了单道和多道焊缝的尺寸模型,并通过分析焊缝成形尺寸的关系,确定出最佳熔敷间距。同时,采用正交试验法分析了各个焊接参数对成形尺寸的影响程度,验证了模型的普适性。在实例分析中,采用自主设计的复合铣削加工系统,并改变多层多道焊缝的堆焊路径,从而实现对构件尺寸的有效控制,验证了该项工艺技术的可行性和有效性。

基于金属粉末支撑的堆焊成形铺粉系统研究

设计了一种基于金属粉末支撑的GMAW堆焊成形方法,针对自行研制的金属堆焊成形设备,介绍了其铺粉原理和系统组成。开发了该设备的硬件系统和软件系统,对铺粉系统的控制方式以及软件系统的分层算法进行了分析,然后对设备的铺粉精度进行了试验验证,为基于金属粉末支撑的堆焊成形工艺研究提供了依据。

成形参数和搭接量对堆焊成形尺寸的影响

为了分析不同工艺参数对堆焊成形尺寸的影响并确定其最优参数组合,在前期研究的基础上,选取与堆焊成形质量密切相关的3个主要工艺参数,即焊接速度、送丝速度和焊接电压,通过正交试验法设计了焊接试验,并采用极差分析法对试验结果进行了分析。结果表明:焊接速度对焊道熔宽影响最大,而送丝速度对焊道余高影响最大,得到最优参数组合为焊接速度4 mm/s,送丝速度80 mm/s,焊接电压20 V。在此基础上,研究了其焊道搭接量模型,确定出两道焊道之间的最佳搭接距离,通过试验验证了搭接模型的可靠性,最后得到的多道堆焊零件表面平整度较好。

基于GMAW堆焊成形的顺序焊道搭接量模型

焊道搭接量对保证三维堆焊成形过程的顺利进行以及成形件的精度都有较为重要的影响。根据焊接熔滴过渡的物理特性,建立了GMAW堆焊三维成形的顺序焊道搭接量模型,在此基础上计算了平整堆焊层的相邻两道焊道的理论间隔,采用实际焊接试验对理论模型进行了验证,得到的理论间隔为L=2/3W,并进一步计算了平整堆焊层的高度为h=H/1-θ,实际试验得到的结果与理论结果相吻合,从而为焊接成形过程的自动化奠定了基础。

GMAW堆焊成形件的组织分析

采用熔化极气体保护焊和H08Mn2Si实芯丝材进行三维堆焊成形,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察成形件横截面的组织形貌,并分析其组织机理。结果表明：堆焊成形件的组织呈现出宏观组织整体均匀、微观组织却有循环变化的特点;堆焊成形的循环加热模式决定了成形件的微观组织呈现出循环变化的规律;而已熔敷焊道对后续焊道的预热以及后续焊道对前面焊道的后热,是造成成形件整体组织均匀的主要原因。

线能量相同情况下焊接参数变化对堆焊焊缝成形和粗晶区组织的影响

利用MZ-1000型埋弧焊机进行堆焊试验,研究在线能量相同的情况下,焊接参数变化对堆焊焊缝成形和粗晶区组织的影响。试验线能量35 k J/cm、电弧电压37 V,在厚度为20 mm的钢板上通过改变电流和焊速进行堆焊。研究结果表明:在线能量不变的条件下,随着焊接电流的减小和焊接速度的同时减慢,熔深减小、熔宽增大;粗晶区的晶粒大小、焊缝余高和热影响区宽度先变小,后变大。因此在一定线能量下,可以通过调整电流和焊速来控制焊缝成形,达到提高效率、保证质量的目的。

MIG焊熔敷快速成形温度场数值模拟

运用ANSYS软件对熔化极气体保护焊在45钢板上单层堆焊成形的温度场分布进行了模拟,采用ANSYS软件中的APDL语言和单元"生死"技术,实现了移动热源加载下堆焊材料逐步成形,分析了在相同条件下,间隔堆焊和顺序堆焊在成形过程中温度场的变化情况。分析表明,间隔堆焊成形时峰值温度低,温度场分布梯度小,并且高温停留时间短,奥氏体晶粒不易粗化,有利于提高成形件的性能。

基于机器人堆焊增材制造工艺与方法研究

堆焊快速成形作为一种低成本条件下制备组织致密的金属零件的增材制造方法,受到了业界的广泛关注。然而弧坑塌陷与表面粗糙等问题限制了堆焊快速成型的应用。本文对基于机器人堆焊增材制造进行研究,探索解决弧坑塌陷的工艺措施,并提出一整套制备表面光洁零件的堆焊成形工艺,最终制得了低碳钢与铝合金堆焊成形制品。结果表明:通过降低热输入量,在机器人指令中加入填弧坑动作以及使焊接路径适当重叠可以很好的解决弧坑塌陷问题;堆焊成形的零件可以用电解加工的方法作为后处理工艺,得到表面光洁的零件。

堆焊时间间隔对堆焊件显微组织的影响

采用气体保护焊和ER50-6焊丝在Q235B基板上进行了单道多层堆焊试验。采用金相观察方法,研究了堆焊时间间隔对堆焊成形零件显微组织的影响。结果表明:堆焊时间间隔对焊缝的冷却速度有较大的影响。当时间间隔较短时,焊缝的冷却速度慢,导致后道焊缝的冷却速度变得更缓慢。当时间间隔较大时,焊缝的冷却速度快,对后道焊缝的影响较小。当焊接时间间隔为2 min时,焊缝组织相对均匀,晶粒粒度小;当焊接时间间隔为1 min、30 s时,焊缝金属不能得到充分地冷却,焊缝的晶粒粗大,组织不均匀。

层层正交路径MIG堆焊316L不锈钢的组织和力学性能

采用层层正交路径进行了316L不锈钢块体试样的MIG堆焊快速成形,研究了堆焊试样的组织和力学性能。组织观察显示,随堆焊高度的增加,堆焊层中晶粒组织逐渐变得粗大,且铁素体数量增加。显微硬度分析表明,随堆焊层数的增加,堆焊部分的显微硬度呈先增后减的变化趋势。室温拉伸结果显示,堆焊成形试样的拉伸性能达到锻件标准,且沿垂直于焊接方向试样的抗拉强度和伸长率均优于沿着焊接方向。

TC4钛合金薄板等离子弧开槽堆焊工艺探究

采用微束等离子弧焊接方式对开槽TC4薄板进行了堆焊试验,以模拟TC4薄壁零件遭受刮削损伤时的焊接修复过程。分析研究了等离子弧焊接工艺参数对堆焊接头成形的影响,对最优工艺焊接的接头进行系列的性能测试。试验结果表明,送丝速度一定时,焊接电流越大,堆焊接头熔合区的高度越低,熔合区下垂部分越大;焊接电流一定时,送丝速度越大,则熔合区高度越高;大焊接电流下,送丝速度越大,则接头的熔合区越宽,热影响区也越宽,而小焊接电流下,随着送丝速度的提高,熔合区宽度变化较小,热影响区变窄。优化工艺后的焊接接头相对于母材抗拉强度更高,塑性稍差。焊缝缺口拉伸试样的断口在熔合区,断裂方式为准解理断裂。