基于光固化成型的功能零件无模具快速精密铸造工艺

论述了基于光固化成型的功能零件无模具快速精铸新技术,该技术将激光快速成型技术与精密铸造工艺结合起来,特别适宜具有复杂形状的金属功能零件整体制造．在新产品试制和零件的单件小批量生产中,不需复杂工装及模具,可大大提高制造速度,并降低制造成本．通过烟机叶片的制造实例,对这项新技术的工艺过程进行了深入的研究,提出了适用于功能零件无模具精密铸造生产的中空内部支撑光固化原型结构．     

以回转表面为基体的金属零件直接成型技术

基于快速原型制造技术、数控技术以及激光熔覆技术的原理,研究了以回转表面为基体的金属零件直接成型技术的基本理论。为实现基于回转表面的金属零件直接成型加工,在快速原型设备中引入回转轴,并推导了基于圆柱面分层的STL模型分层算法．基于所推导的分层算法,编制了用于回转表面金属零件直接成型加工的数据处理软件和加工过程控制软件,并且进行了金属零件直接成型加工实验．     

铝-浸铝钢板异种金属连接CMT焊接工艺研究

对铝合金和浸铝钢板搭接件进行了异种材料冷金属过度(CMT)钎焊,研究了工艺参数对焊缝表面成形的影响.试验结果表明采用CMT焊接方法能够对厚度为1mm的6061铝合金板和浸铝钢板进行焊接,发现焊接速度对于焊接成型的影响很大,焊接速度越快,所允许使用的焊接电流的范围越窄.同时发现焊接速度越快,焊接电弧对于板材的热输入影响越小.最后得出焊接电流85A,速度0.75m/min的最佳工艺参数.解决了电弧焊过程中铝板和钢板搭接成型差的问题.     

选区激光熔化快速成型过程分析

分析了选区激光熔化的成型过程及成型机理,归纳了该工艺的技术特征,推导了温升与加工参数间的解析关系式,并据此优化了选区激光熔化快速成型的工艺.采用Cu-P合金对成型工艺进行了实验验证,分析了扫描速度及激光功率对成型质量的影响,探讨了球化的成因及消除方法.结果表明,通过合理配置扫描速度、扫描间距、激光功率等加工参数,可以直接成型具有高致密性的金属零件.     

船用铝合金电弧增材制造实验

为了掌握船用铝合金的电弧增材制造方法并优化工艺参数,完成了5083铝合金的单道次TIG电弧增材制造实验,分别研究了焊接电流、焊接速度和送丝速度对增材制造成型参数的影响规律。优化了增材制造的工艺参数,并采用优化后的工艺参数完成了15层的铝合金墙的增材制造实验。增材制造的铝合金墙的外形完整、均匀,金相分析结果表明结构内部没有明显的缺陷,拉伸实验结果表明铝合金墙的抗拉强度可达264. 04MPa,断裂延伸率为20. 09%。     

HPDM直接制造金属零件的表面光整技术

将低成本等离子弧作热源增材堆积,辅以数控铣削减材,开发等离子熔积与铣削复合制造工艺(hybrid plasma deposition and milling,HPDM)直接制造金属零件.对HPDM工艺中表面粗糙度影响较大的齿进给量和切削速度两个重要因素进行了研究.结果表明:为提高表面精度,可以适当减小齿进给量,同时配以较高的切削速度.在研究分析铣削工艺参数对表面粗糙度的影响之后,获得合理的工艺条件,运用该条件试制出了传统加工难以制造的带阴影干涉的扭转体金属零件叶片,证明了利用HPDM工艺可以改善原型内外表面质量.     

2205双相不锈钢焊接力学性能和腐蚀性能研究

双相不锈钢2205是拥有良好的耐腐蚀性、物理与力学性能等多种特点的低碳型不锈钢,适用于腐蚀条件或力学强度高的工作环境中.在国内外被广泛应用在化工石油管道、造船建筑等行业中.但在焊接过程中,焊接接头会发生复杂的相转变问题,焊缝处易形成夹杂、气孔和微裂纹等缺陷,直接影响焊接接头性能.因此研究双相不锈钢2205焊接接头性能具有重要工程意义.本实验以双相不锈钢2205为研究主体,采用钨极氩弧焊(GTAW)与焊条电弧焊(SMAW)两种焊接方式,钨极氩弧焊选用ER2209、ER309、ER309Mo三种导电电极金属焊丝,手工电弧焊选用E2209-16、E309-16、E309Mo-16三种涂有药皮的金属焊条.焊接完成后对焊接接头进行X射线衍射分析(XRD)、光学显微镜(OP)显微组织观察来研究焊接接头相成分转变与析出合金元素,根据拉伸实验、冲击性能实验,硬度实验和电化学腐蚀实验分析焊接接头力学性能和耐腐蚀性能.实验结果表明,在综合力学性能与耐腐蚀性能上,GTAW焊接的三种焊接接头性能均好于SMAW焊接的三种焊接接头.GTAW焊接选用的ER309焊丝焊接接头的综合力学性能最佳,适合在对强度要求较高且耐腐蚀性不高的环境下.GTAW焊接选用的ER2209焊丝焊接接头耐腐蚀性最好,适合在要求较高耐腐蚀强度且综合力学性能要求不高的工程环境.     

基于GBDT算法的Fe-36Ni/304L搭接接头特征尺寸及性能预测

Fe-36Ni合金和304L奥氏体不锈钢是制备新一代液化天然气(LNG)船液舱围护系统的主要材料,由这两种材料焊接而成的复合结构是组成液舱围护系统的重要部分,因此研究Fe-36Ni/304L异种合金的焊接工艺及接头特征尺寸和力学性能预测具有重要意义.开展了Fe-36Ni/304L异种合金搭接脉冲钨极惰性气体保护焊(GTAW)立焊工艺研究,探索了脉冲焊接参数对接头宏观成形与拉伸性能的影响规律.根据Fe-36Ni和304L异种合金薄板搭接的脉冲GTAW试验结果,研究了焊接参数(峰值电流、基值电流、占空比、脉冲频率和焊接速度)与接头特征尺寸L(下板焊缝宽度)、P(下板焊缝熔深)、R(焊缝根部到焊缝表面的最短距离,即最小熔合半径)及拉伸最大承载力的关系.建立了基于梯度提升决策树(GBDT)算法的接头特征尺寸及性能预测模型,并研究了各焊接参数对特征尺寸和力学性能的影响程度.结果表明:Fe-36Ni/304L异种合金搭接脉冲GTAW立焊接头特征尺寸L和P主要与峰值电流、占空比和焊接速度相关,随着峰值电流和占空比的增加,L和P也随之增加;随着焊接速度降低,L和P随之增加.特征尺寸R主要与占空比和脉冲...     

UNS C70600铜镍合金焊接工艺

本文主要分析了铜镍合金的焊接性、焊接过程中易产生的缺陷,和工艺焊接性方面的施焊难点,结合实际施焊过程,总结了铜镍合金焊接过程中的手工钨极氩弧焊(GTAW)和焊条电弧焊(SMAW)的施焊技巧和参数。通过对铜镍合金(UNS C70600)手工钨极氩弧焊(GTAW)和焊条电弧焊(SMAW)工艺评定试验,验证了焊接技巧和焊接工艺参数的合理性和适用性,并归纳出了获得优质Cu-Ni合金焊接接头的焊接注意事项。     

薄壁零件熔融沉积快速成型工艺的研究

薄壁零件快速原型的成型工艺与一般零件的成型工艺有着很大的不同,本文通过对这类零件的熔融沉积快速成型工艺研究,得出了选择提高制件加工精度和表面质量参数的一般原则。     

基于微束等离子焊的快速成形中成形参数的优化

介绍了一种基于微柬等离子焊的直接金属快速成形方法，采用正交试验方法对成形工艺参数对截面宽高比的影响规律进行了研究，并获得了优化的工艺参数．研究结果表明，用宽高比大的成形轨迹制作的零件质量比用宽高比小的成形轨迹制作的零件质量高，而且脉冲电流、送丝速度、占空比、扫描速度和离子气流量对宽高比有显著影响．对采用优化参数制作的零件进行了表面平整度、抗拉强度、延伸率的测试，其测试数据明显优于未经优化参数制作的零件．     

熔焊成型中堆积轨迹对成型质量的影响

首先分析熔焊成型零件存在的缺陷,提出了熔焊件表面成型质量评价指标.在焊接工艺参数和路径间距相同的情况下,采用不同的堆积轨迹进行薄板熔焊成型实验,分析轨迹对薄板熔焊成型表面成型质量的影响,从而选择合适的堆积轨迹.     

粉末喷焊代替铸铁热焊的研究

探讨采用镍基合金粉末以气体火焰喷焊法焊补铸铁加工面缺陷的新工艺，进行了材料、喷焊层结合强度，喷焊区加工性能等方面的研究及工艺试验，试验结果证明此种喷焊法代替铸铁热焊可行，且具有一定优越性。     

等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．     

紫铜的搅拌摩擦焊工艺与接头性能分析

搅拌摩擦焊是一种新型固相塑性连接方法,它的出现为铜的焊接提供了一种新的工艺.对紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了研究,通过工艺试验,对其焊缝成形、接头组织形态及其力学性能进行了分析.研究结果表明,搅拌摩擦焊接紫铜时应选用搅拌头旋转速度在400~700 r/min,焊接速度为35~60 mm/min;从显微组织角度,由于接头主要发生了动态再结晶,焊接接头没有热力影响区,而是三个区,即焊核区、热影响区、母材区.研究还发现用搅拌摩擦焊得到的铜接头出现了明显的软化现象,接头的机械性能比母材低,但比熔化焊得到的接头性能要高,其平均抗拉强度可达到母材的80%.     

激光功率与扫描速度对45钢薄板焊接温度场的影响

采用SYSWELD有限元模拟和激光焊接红外测温方法,研究了激光功率与扫描速度对45钢薄板焊接温度场的影响。结果表明,焊接温度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度的增大而降低,且在激光功率较大和扫描速度较低时,其变化对焊接温度影响较大。在激光快速加热/冷却条件下,不同参数下的焊接初始温度与终了温度存在差异,通过调整合适的激光参数可获得相对稳定的焊接温度分布。在热影响区作用下,各焊接节点温度下降相对缓慢,且这一过程随着激光功率和扫描速度的增加而逐渐延长。为了提高焊接效率而同时增大激光功率和扫描速度不利于热变形的控制。     

30CrMnSiA金属粉芯型药芯焊丝熔滴过渡分析与电弧增材研究

为探究金属粉芯型药芯焊丝电弧增材加工的可行性,采用30CrMnSiA高强钢粉芯型药芯焊丝,结合高速摄像与电信号同步采集系统,分析焊丝在脉冲熔化极气体保护焊工艺下的熔滴过渡特点和电弧稳定性,在确定的工艺参数下,探讨脉冲工艺WAAM对高强钢药芯焊丝沉积件成形性、组织和力学性能的影响。结果表明,高强钢药芯焊丝熔滴过渡类型为多脉一滴的非轴向小滴短路过渡;沉积件横向和纵向力学性能存在差异,横向强度和韧性均优于纵向;沉积件横向和纵向断口存在大量韧窝,均呈现微孔聚集型韧性断裂,且纵向断口韧窝尺寸明显大于横向。因此,将金属粉芯型药芯焊丝应用于增材加工领域,其性能满足使用要求,可获得组织和力学性能优异的沉积件。研究结果可为提高金属粉芯型药芯焊丝的增材加工效率、改善增材加工性能提供借鉴和参考。     

YAG激光焊接不锈钢薄板焊接工艺参数优化

激光焊接是目前应用较广的激光焊接技术,对于薄板焊接时激光深熔焊接的焊接深熔比可以达到2:1,其焊接强度和稳定都优于传统焊接。本文采用YAG激光器对2mm厚的0Gr18Ni9进行焊接试验,测量焊接的熔深和熔宽,并采用正交试验法进行参数优化,分析激光参数对焊缝的影响,通过显微硬度测试分析焊接接头的硬度,为激光焊接工艺参数...     

高锰钢薄板MAG焊工艺验试研究

采用大电流、细直径焊丝、高速送丝MAG焊工艺,对轧制的高锰钢薄板进行了焊接。分析了焊接接头组织及性能,得出了MAG焊焊接高锰钢的可行性。