基于紅外熱成像技術(shù)的電弧熔積成形溫度場研究.pdf

1、在金屬快速成形技術(shù)中,電弧熔積增材成形技術(shù)具有設(shè)備投入少,成形效率高以及生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢。但線能量高、熱影響區(qū)大等問題會造成成形件熱變形、表面殘余應(yīng)力大等缺陷。本研究室提出在電弧熔積過程中加入其它工藝如輥壓、電磁攪拌等進(jìn)行輔助成形的方法以提高成形件的組織和力學(xué)性能。而這些工藝的加入會對成形過程中的熔積溫度場造成影響。作為成形件性能的決定性因素之一,成形過程中的溫度場變化規(guī)律一直是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。為優(yōu)化成形工藝,改善成形件性能,對成形溫

2、度場的實(shí)驗(yàn)測量與分析是必不可少的。
　　本文根據(jù)紅外熱像儀的測溫原理設(shè)計了輻射率校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn),對成形件表面輻射率進(jìn)行了準(zhǔn)確測定。并使用紅外熱像技術(shù)對不同工藝條件下電弧熔積增材成形的溫度場進(jìn)行了采集和分析,研究了成形件所經(jīng)歷的熱過程及其表面溫度場的演變,分析了輔助成形工藝對成形溫度場和成形件性能造成的影響。
　　使用紅外熱像儀對不同焊接工藝參數(shù)下的成形溫度場進(jìn)行采集,導(dǎo)出溫度場數(shù)據(jù)生成溫度云圖和梯度圖,研究了焊接電流和焊接速度對成

3、形件表面特征溫度區(qū)域范圍和溫度梯度的影響。此外,深入分析了成形件表面不同位置熱循環(huán)曲線的特征,探討了其形成原因和規(guī)律,及其對成形件組織構(gòu)成和硬度的影響。
　　使用熱像儀對輥壓-電弧復(fù)合熔積成形的溫度場進(jìn)行采集,根據(jù)熔積層表面經(jīng)歷的熱循環(huán)確定了輾壓的最佳位置。分析了輾壓前后壓輥和熔積層表面溫度的變化,以及熔積層表面的溫度分布。研究發(fā)現(xiàn)壓輥對輾壓位置金屬有激冷作用,使得熔積層表面溫度梯度降低。另外,輥壓后的成形件熱變形減小。