大型钢结构多向钢节点电弧增材制造工艺

多向钢节点作为连接大型钢结构的关键构件,承载钢结构建筑各方向的力,对其安全性起至关重要的作用。基于七向钢节点结构特点,文中研究了电弧增材制造钢结构建筑的七向钢节点,采用分区成形、平曲面切片及摆动填充的路径规划方法,将其分为直臂圆管区、相贯区和支管延长区3个区域,相贯区包括两管相贯、三管相贯和四管相贯3种类型。直臂圆管区和支管延长区采用摆动工艺进行堆积,两管相贯、三管相贯和四管相贯区分别采用曲面切片的路径规划进行堆积。对堆积完成的构件进行成形精度检测、微观组织的观测和力学性能的测量。结果表明,七向钢节点构件成形尺寸偏差为±1.32 mm,成形精度较高。微观组织为铁素体和珠光体,构件的抗拉强度和屈服强度相对于同成分铸件分别提高了约30%和105%,电弧增材制造的七向钢节点满足使用要求。     

102——B加热炉炉管剩余寿命预测

根据对加热炉炉管壁温的计算，危险点分析，炉管强度校核，疲劳与腐蚀分析、金相组织检测、综合评价了１０２－Ｂ加热炉炉管的剩余寿命。综合分析的结果表明：已运行１４２７小时的加热炉炉管强度，包括焊缝强度满足要求。炉管略有倾向性球化，用拉森－－米勒曲线推算出加热炉的剩余寿命约为１８９０８小时。     

钢表面埋弧焊堆铜工艺研究

研究了埋弧自动焊在９２１钢表面堆焊黄铜的焊接工艺。试验结果表明，使用ＨＪ４３１＋ＨＪ１５０混合焊剂，焊接电流为５５０Ａ；电压为４１Ｖ左右时，采用埋弧自动焊在９２１钢表面可获得良好的黄铜堆焊层。     

焊缝金属凝固组织元胞自动机模拟

应用元胞自动机方法进行了焊缝金属凝固组织的模拟.所建立的焊缝凝固组织二维元胞自动机模型考虑了晶粒的概率性成核、曲率过冷、温度过冷、成分过冷、潜热的释放、溶质浓度的再分布以及焊接熔池晶粒的联生长大等影响因素.模型在统一网格下分别采用差分法计算温度和溶质的扩散,应用元胞自动机方法模拟晶粒形核及生长.模拟结果能够定性地再现焊缝金属晶粒择优取向与竞争长大机制.结果表明,元胞自动机方法较好地反映了焊缝金属凝固的特点,是焊缝凝固组织模拟的新途径.     

圆柱面铝合金点阵结构电弧增材制造

采用电弧熔丝增材制造（WAAM）制备了圆柱面双层金字塔点阵结构，分析了圆柱面金字塔点阵结构的空间特征，建立了单元杆杆长数学模型，进行了圆柱面切片和路径规划，揭示了送丝速度、冷金属过渡技术（cold metal transfer, CMT）周期数和电弧枪偏移量与单元杆直径和倾角的关系。结果表明，圆柱面金字塔点阵结构具有旋转体的空间特征，其单元杆杆长随着点阵层数的增加而逐渐增加，圆柱面切片可获得增材制造路径点，通过调节送丝速度和CMT周期数可实现在2.20～5.02 mm的范围内精确控制单元杆直径，通过调节送丝速度和电弧枪偏移量可实现在30°～90°的范围内精确控制单元杆倾角。利用WAAM制备了包含300个点阵单胞的圆柱面双层金字塔点阵结构，其单元杆直径最大误差不超过2.3%，单元杆倾角最大误差不超过1.8%。     

5CrNiMo热作模具CO_2气体保护焊修复用药芯焊丝研制

开发了用于5CrNiMo热作模具修复的药芯焊丝,用高速摄影观察NaF含量对焊接电弧稳定性的影响,并对堆焊层金属组织和力学性能进行测试分析。结果表明,当药芯粉中加入质量分数为1.5%的NaF作为稳弧剂时,焊接过程最稳定,产生的焊接飞溅最少且以小颗粒飞溅为主;优化后的焊丝堆焊获得的堆焊层表面无焊接缺陷;堆焊层金属主要为马氏体,硬度高于锻造5CrNiMo热作模具钢;在600℃高温环境下,堆焊层金属强度与室温强度相当,高温稳定性好;堆焊层金属在600℃的磨损率比锻造5CrNiMo热作模具钢低18.75%,可用于模具钢的堆焊修复。     

7075铝合金过渡端框电弧增材-旋转摩擦复合制造

研究了电弧增材制造(WAAM)工艺参数、旋转摩擦加工(RFP)转速对7075铝合金堆积气孔率的影响，以及时效处理温度对堆积金属组织与性能的影响，采用优化的电弧增材制造工艺参数、旋转摩擦加工转速与时效温度，进行大型7075铝合金运载火箭过渡端框架的电弧增材-旋转摩擦复合制造及热处理强化。结果表明：保护气流量较高时引起的气体紊流现象会降低保护效果，增大堆积气孔倾向；提高负极性模数可增强丝材阴极雾化，有效清除氧化膜，减少熔池中[H]含量以降低堆积金属气孔率。通过二次回归通用旋转组合实验优化出电弧增材制造工艺为：保护气流量20 L·min^-1，负极性模数9，电弧枪行进速度592 mm·min^-1，送丝速度7.2 m·min^-1；该工艺下堆积金属成形良好，气孔率为7.03%。旋转摩擦加工通过引起7075铝合金堆积金属塑性变形及动态再结晶消除气孔，优化出1800 r·min^-1加工转速使堆积金属气孔率进一步降低至4.32%。对堆积金属进行高于120℃的时效热处理易导致α-Al晶粒与η-MgZn2相粗化，降低堆积...     

铝合金点阵结构电弧增材制造技术及应用

电弧增材制造技术是制备点阵结构的有效方法。研究了点阵结构电弧增材制造装备、铝基药芯焊丝设计与制备技术、激光约束电弧工艺和点阵杆件直径、角度控制方法，制备了典型点阵结构示范件。点阵结构电弧增材制造装备由增材制造单元、激光单元与监测单元组成。设计自生Al2O3相铝合金药芯丝材Al-Cu-NiO合金体系，制备出直径1.2 mm的药芯丝材，堆积杆件具有较低的热导率。激光激发大量中性粒子电离，使电弧中的带电粒子大幅度增加，对电弧存在约束和稳定作用，提高成形精度。控制电弧增材制造熔滴体积与个数，可制备直径为2.5～7.0 mm的点阵单元杆件。控制电弧增材制造电弧枪纵向与横向运动量，可制备角度为15°～90°的点阵单元杆件。利用点阵结构电弧增材制造技术实现了平面点阵结构、圆柱面点阵结构和曲母线面点阵结构的高精度成形，点阵结构的平均压缩强度为58.53 MPa，具有较高的承载性能。在点阵测试件的上表面施加均匀热源，热源温度为500℃，时间600 s，测试件下表面温度约93℃，具有较高的隔热性能。