鋁合金結(jié)構(gòu)件激光電弧復(fù)合增材制造工藝分析.pdf

1、增材制造技術(shù)(AM)是一種基于離散-堆積思想，通過CAD設(shè)計數(shù)據(jù)，采用逐層累加的方式加工生成實體零件的技術(shù)。具有成形效率高、成本低、零件致密等優(yōu)點，世界各國科研機構(gòu)對其展開了大量的研究，在各行各業(yè)中具有極高的應(yīng)用價值與廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的鍛造、鑄造相比，它不需要模具，制造周期短，柔性化程度高，可以實現(xiàn)數(shù)字化和智能化的生產(chǎn)，并且產(chǎn)品力學(xué)性能較傳統(tǒng)鑄造件更加優(yōu)異，弧焊增材制造與以激光和電子束等為熱源的其他增材制造技術(shù)相比，具有生產(chǎn)成本低

2、、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。
　　然而，弧焊增材制造過程中，具有成形精度與凈成形零件有一定的差距、殘余應(yīng)力較大、熔池可控性不好、缺少專用的成型材料以及工作環(huán)境差等缺點，為了解決弧焊成增材制造過程的一些問題，本文開發(fā)出一套激光-電弧復(fù)合焊接機器人增材制造系統(tǒng)，采用5356鋁合金焊絲為材料進行研究，通過調(diào)節(jié)成形軌跡與焊接參數(shù)，實現(xiàn)力學(xué)性能較好，尺寸精度較高的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的成形。
　　本文首先對單道焊接進行研究，找到單MIG焊接的最佳焊接工

3、藝參數(shù)。在最佳工藝參數(shù)下，進一步研究多層成形軌跡的成形工藝和試樣的性能關(guān)系，歸納總結(jié)出工藝參數(shù)與軌跡變化之間的關(guān)系:合適的層間停留時間可以提高墻體的垂直成形方向的力學(xué)性能，采取激光-電弧復(fù)合的焊接方法進行墻體堆積可以進一步提高墻體力學(xué)性能，同時可以提高成形零件的精度，采取往復(fù)堆積的方式可以解決單一方向堆積時，起弧與收弧位置不平齊的缺陷，沿垂直成形方向拉伸試樣斷口表現(xiàn)為韌脆混合型斷裂。
　　采用激光-電弧復(fù)合焊接的方法，進行實體零件

4、的堆積，實現(xiàn)了簡單框形結(jié)構(gòu)件，曲面結(jié)構(gòu)件的增材制造，首先找到了合適的底板材料，研究了成形參數(shù)對框形成形試樣的影響，隨著電流的增加，成形試樣表面形貌得到改善，但電流過高時熔池容易產(chǎn)生外溢與塌陷;隨著干伸長的增加，成形試樣表面保護效果逐漸降低，干伸長大于15 mm時，保護效果變差，出現(xiàn)較多氣孔。研究了焊接電流、層間停留時間、提升高度與偏移量對曲面結(jié)構(gòu)件成形的影響，當焊接電流在100A時，零件成型效果較好，不容易產(chǎn)生塌陷等缺陷，層間停留時間為