旁路耦合微束等离子弧焊增材制造的热过程

针对旁路耦合微束等离子弧焊电弧增材制造中的热物理过程,利用K型热电偶测量堆垛过程中不同焊接速度、不同旁路电流和不同堆垛顺序下的热循环曲线,分析研究堆垛成型时各参数对热过程的影响。结果表明:随着焊接速度的增大,母材热输入减小;在合适的旁路电流区间内,增加旁路电流,母材热输入减少;且同向堆垛散热性要优于往复堆垛。精确控制旁路电流、合理规划堆垛路径可较好地控制旁路耦合微束等离子弧焊电弧增材制造的热过程。

旁路耦合微束等离子弧焊增材制造曲面零件

基于xPC Target 实时目标环境,建立了旁路耦合微束等离子弧焊增材制造系统.运用UG/NX软件系统实现了增材制造过程中零件从模型建立、成形路径规划到执行代码生成的一体化和自动化.通过改变旁路电流的大小完成了304L不锈钢椭圆筒形零件和圆柱形零件的快速成形.对堆垛成形后的圆柱形零件进行铣削加工完成了不锈钢戒指零件的加工制造.

旁路耦合微束等离子弧热特性及焊缝成形特点

针对传统微束等离子弧焊中焊丝熔敷率与焊接电流不能解耦的局限,提出旁路耦合微束等离子弧焊方法.通过给外填焊丝添加一电流,使焊丝与焊枪钨极间产生一个旁路电弧,实现熔化母材热量与熔化焊丝热量的解耦,确保熔化母材电流稳定的同时提高填充焊丝的熔化速度.对旁路耦合微束等离子弧焊的熔敷率、母材热输入及焊缝成形质量进行试验研究.结果表明,该方法既保持了传统微束等离子弧焊的优点,又在提高焊丝熔敷率的同时降低母材的热输入;并在其它焊接参数保持不变时,随旁路电流的增加,焊缝的熔宽、熔深和稀释率减小,余高和成形系数增大.

旁路耦合等离子弧钛合金增材制造组织与性能的研究

利用旁路耦合等离子弧焊试验平台,对TC4钛合金进行等离子弧增材制造。观测堆垛样的组织及显微硬度,结合增材制造过程中所测的热循环曲线,分析旁路电流、堆垛顺序对TC4钛合金堆垛样组织和性能的影响。结果显示,在旁路耦合电弧焊TC4钛合金增材制造过程中,旁路电流的引入会使堆垛样组织的枝晶变粗、间距减小,对堆垛层产生较大深度的强化效果;显微硬度沿着堆积高度方向呈增大趋势;堆垛顺序使堆垛层的硬度有一定的提升,导致晶枝生长发生改变。

旁路耦合微束等离子弧堆垛与熔池动态行为数值模拟

针对旁路耦合微束等离子弧增材制造堆垛过程中熔滴与熔池的动态行为,在考虑自由表面的情况下,建立一个熔滴与熔池耦合作用的传热与传质模型,分析表面张力和熔滴冲击动量共同作用下的熔池瞬态形状和复杂的流体流动行为,并通过试验验证了模型的正确性。研究发现:当熔滴携带热量冲击熔池时,熔池温度升高,熔池中的最大速度可增大到2.06 m/s;随着进入熔池的熔滴数目增加,熔池余高增加,熔宽增加,而熔深基本不变;同时,当旁路电流增大时,母材温度较低,造成更浅的熔深,更高的余高和更小的熔宽,熔池液态金属的流动也不稳定;增加熔滴间隔时间后,每一层的顶部半径随着层数增加而减小。