基于分区减光的电弧增材制造熔敷道尺寸主被动联合视觉检测

设计了电弧增材制造熔敷道成形尺寸主被动联合视觉检测方法，以克服结构光主动视觉传感的滞后性与被动视觉传感的信息单一性. 为了实现极高亮度的熔池与极低亮度的结构光条纹在同一CCD靶面同时清晰成像，提出了分区减光策略，对熔池与结构光条纹进行差异化的减光，使二者光强在减光之后水平相当，进而清晰成像. 相机成像光路分析表明，需要将分区减光元件设置在镜头前方一倍焦距以外或镜头后方焦点与靶面之间. 该方法实现了单CCD在一幅图像中同时清晰拍摄熔池和结构光条纹. 开发了一套图像处理算法，实时提取出了熔敷道尺寸. 结果表明，熔敷道高度检测误差优于0.1 mm，宽度检测误差优于0.2 mm.     

基于曲面分层的大型螺旋桨GMA增材制造

为了实现曲面复杂零件的高精度高效率增材制造,开发了高适应性的曲面分层算法.采用从空间角加权法向方向平移三角网格控制点的策略,生成与初始分层曲面等距的曲面簇,与模型求交运算,从而获得了每层曲面切片轮廓.在此基础上,使用基于体素化和曲面积分思想的曲面等距路径规划算法,获得了分层曲面上的等距轮廓偏置路径,保证了零件曲面轮廓的成形精度并进行了试验验证. 试验采用六轴机器人与旋倾变位机作为运动机构,使用熔化极气体保护电弧(gas metal arc,GMA)增材制造方法,在一个外径为0.2 m的圆柱金属管上,实际堆敷了直径1 m的扭转棱形螺旋桨.经过扫描检测和模型比对,得到桨叶的成形尺寸标准偏差为1.1 mm,最大偏差在3.0 mm以下.结果表明,对于特定曲面零件如螺旋桨的增材制造,曲面分层算法可以提高成形的效率和表面质量.     

异质辅助填丝熔化极电弧增材制造熔敷金属成分与性能调节

为了实现高效、稳定的金属异质材料零件的增材制造,提出了异质辅助填丝熔化极电弧增材制造方法.向熔池中同时输送H08Mn2Si低碳钢焊丝与H06MnNi3CrMoA高强钢焊丝,开展了熔敷金属成分、组织、性能调节试验.结果表明,随着高强钢质量分数增大,熔敷金属组织中粒状贝氏体和针状铁素体的数量增加,提高了熔敷金属的抗拉强度与...     

GTAW多相流数值模拟的相界面实时标记方法

在大电流GTAW的非稳态多相流数值模拟中,需要将电弧热与电弧压力加载在金属相与气相之间的动态变化的界面上,以便准确描述电弧与熔池之间的相互作用. 因此提出了一种相界面实时标记方法,通过在三维计算域网格数据中遍历搜索相体积分数梯度的最大值,识别出临近相界面的单层网格区域并施加标记,将面热源与表面力除以网格厚度转化为体热源与体积力并加载到标记区域. 结果表明,该方法鲁棒性强,对不同幅度凹凸起伏的GTAW 相界面均能准确标记,标记时间仅占控制方程迭代时间的7.34%,能够满足实时性要求. 利用该方法能够准确模拟电弧压力对熔池的挖掘作用以及电弧热沿工件深度方向的渗透作用,无需采用复合热源模型,即可在计算结果中呈现大电流GTAW的指状熔深特征.     

徐祥久，1982年出生，硕士，高级工程师；主要从事锅炉、压力容器、核电等产品的焊接和热处理技术工作。

针对耐磨堆焊药芯焊丝RMD545,进行单层单道熔敷成形工艺试验,分析其成形特点并确定了良好成形工艺区间。选取合适参数进行了多层单道熔敷成形工艺试验,表面成形良好,无明显缺陷。对单层单道和多层单道组织性能进行分析,结果表明,随着电流的增大,冷却速度减慢,单层单道组织中马氏体转变量逐渐减小,贝氏体转变量逐渐增多,硬度随之降低;多层单道熔敷层不同位置经历的热过程不同,组织性能有较大差异,从底部到顶部组织依次为回火马氏体+针状铁素体+少量贝氏体、马氏体+贝氏体+少量针状铁素体、板条马氏体,硬度分布在350 ~ 500 HV之间。拉伸试验表明成形件综合力学性能良好,满足相关模具材料修复的性能要求。     

低碳钢/高强钢组合结构双丝双钨极氩弧增材制造

低碳钢/高强钢组合结构能够在保证承载能力的前提下减少合金元素用量,降低成本.文中提出了一种高效、稳定的双丝双钨极氩弧增材制造方法,在400 A大熔敷电流参数下,将低碳钢丝H08Mn2Si与高强钢丝H06MnNi3CrMoA同时送进,开展了熔敷金属的成分调控研究.结果表明,该方法的熔敷效率达到了2.4 kg/h,通过调整...     

双钨极TIG电弧增材熔敷道成形特性研究

双钨极TIG电弧具有低电弧压力特性，能够在大电流下避免驼峰、咬边等缺陷，提高熔敷效率。为将其应用于增材制造，采用单丝输送和双丝输送两种模式，针对200 A以上的大电流双钨极TIG电弧，研究熔敷电流、送丝速度、行走速度对熔敷成形的影响。结果表明，在单丝输送模式下，200～350 A电流范围内，送丝速度过快会导致熔敷道铺展不良，而在350 A以上，送丝速度过快会导致插丝缺陷；采用双丝输送模式，能提高电弧熔丝热效率，有效降低插丝倾向，提高熔敷效率。最终得出200～650 A电流下的最大许用送丝速度和行走速度范围，为双钨极TIG电弧增材制造提供了成形良好的工艺窗口。双钨极TIG电弧增材在650 A熔敷电流下依然能够成形良好，熔敷效率达到5.36 kg/h。