热锻模曲面随形电弧增材再制造工艺

为解决现有再制造方法在热锻模具型腔曲面空间下多材料分布结构不合理的问题,基于热锻模具的性能需求和型腔曲面结构特征,提出了电弧熔丝曲面随形增材再制造修复方法,规划了曲面增材路径,并开展了两层梯度材料的曲面随形电弧增材再制造实验研究。梯度增材层分为过渡层(材料为RMD535)和强化层(材料为RMD545),过渡层位于中间位置,直接与模具基体接触,强化层位于表面,直接与锻件接触。对随形增材后增材层的表面形貌和梯度层性能进行了分析。实验结果表明,曲面随形增材再制造后的表面形貌质量良好,整体尺寸偏差在4 mm以内。增材再制造层的显微硬度总体呈上升趋势,梯度值在100 HV以内,不同曲率处的硬度值和分布规律差异较小。梯度层组织从下至上呈现出贝氏体到马氏体的转变过程,碳化物逐渐增多,界面处主要元素相互扩散呈缓慢过渡趋势,整体梯度性能分布均匀一致,表面强化层的高温耐磨性更高,满足热锻模具修复再制造的梯度性能要求。

基于遗传算法优化的电弧增材再制造焊道尺寸预测模型

电弧增材再制造过程中,成形件通过层层累积的方式进行制造。每道焊缝的几何尺寸对构件的成形精度有着重要的影响,是分层切片和路径规划的重要依据之一。为了研究焊接工艺参数与焊道尺寸之间的关系,文中采用正交试验法进行单道焊缝成形试验,建立了基于遗传算法的神经网络模型,可以预测不同焊接工艺参数(焊接电流、焊接速度、送丝速度)下单道成形的熔宽和余高。结果表明,焊缝宽度的预测平均误差为2.05%,焊缝高度的预测平均误差为5.09%,该模型实现了对焊道尺寸的较高精度的预测。结合多层多道试验对模型进行了验证,结果显示成形件成形良好,成形精度较高。文中建立的神经网络模型为电弧增材制造过程的工艺优化提供了依据。

电弧增材再制造低碳钢疲劳性能研究

以增材制造为核心的再制造技术有望在航空航天、武器装备等领域成为替代人工或减材再制造的核心再制造技术。增材制造采用逐层熔融沉积成型,其疲劳性能与常规制造材料相比通常具有较大差异。成型过程中移动热源反复熔覆,形成复杂热历史,造成材料微结构的复杂演变。因此,增材制造材料疲劳裂纹扩展性能也存在一定的各向异性。以电弧增材再制造低碳钢为对象,针对裂纹扩展性能,研究电弧增材制造与常规热轧制造材料之间,以及电弧增材制造材料不同取向之间疲劳裂纹扩展速率的差异。分析造成疲劳裂纹扩展性能差异的微观层面机理,为电弧增材再制造材料在关键领域应用提供支持。

复杂型腔锻模电弧增材再制造分层切片方法

为解决复杂型腔热锻模具自动化电弧增材再制造过程中分层切片过程效率低和效果差等问题,提出了一种改进的切片方法.首先,针对STL模型的结构特点,设计了Point,Triangle和STLModel三个类对模型的数据进行存储,在类中定义了处理和操作数据的方法;从提高操作效率的角度出发,提出了一种先求三角形与切平面交点并通过法向量判断交点的起始顺序,进而通过遍历起点和终点数组来创建轮廓多边形环的复杂型腔锻模分层切片算法.然后,引入了提高轮廓多边形精度的插值拟合修复算法,推导了轮廓顺逆判据的一般公式并构建了离散多边形的计算式.最后,以失效的曲轴热锻模具为例,进行了分层切片处理和增材制造过程模拟仿真和实验,验证了分层切片算法的可行性.

热锻模具自动化电弧增材再制造工艺

为解决采用人工堆焊修复曲轴锻模时,精确尺寸难以控制、加工余量大造成的焊材浪费和热锻模具组织性能的稳定性差等问题,提出了采用自动化电弧增材再制造技术代替传统的人工堆焊,充分发挥了失效热锻模具作为再制造基体的低成本优势和自动化电弧增材再制造的精确性优势。首先,制定了曲轴锻模自动化电弧增材再制造的流程,进而对待修复曲轴锻模进行了三坐标扫描及后续模型处理,获得了电弧增材填充部分的目标模型,并在自主研发的路径规划软件中进行了逐层的填充轨迹规划;然后,将填充轨迹转换为机器人指令文件;最后,对失效的曲轴锻模进行了电弧增材再制造试验,验证了整套方案的可行性。

熔渣含量对微渣气保护药芯焊丝性能的影响

文中基于国产模具电弧增材再制造药芯焊丝(RMD535),对其熔渣含量进行优化,并借助工艺试验、金相显微镜、SEM等测试方法,研制出一种工艺性能和力学性能良好的微渣气保护药芯焊丝。结果表明,随着熔渣含量增加,药芯焊丝的工艺性能逐渐变好,硬度和韧性逐渐增加,但当熔渣含量超过15%时,模具修复再制造过程中出现大面积的黑渣,不利于微渣的实现;而当熔渣含量为15%时,药芯焊丝的工艺性能良好,焊后熔渣自动脱落,基本能满足电弧增材再制造的要求,该堆焊层组织主要由细小的针状铁素体和先共析铁素体组成,熔敷金属硬度值和冲击吸收能量分别为29.1 HRC,31.6 J。在合金含量有限的条件下,熔渣一方面保护焊接过程,另一方面对针状铁素体的形成造成影响。