鋁合金電弧增材制造過程中電弧特征與氣孔的在線光譜診斷.pdf

1、應用在航空航天領域的大型鋁合金構(gòu)件具有復雜化的趨勢，傳統(tǒng)的加工技術越來越不能滿足加工需求。電弧增材制造（Wire and Arc Additive Manufacturing，簡稱WAAM）技術沉積效率高、材料利用率高、成本低，在制造簡單大型零件方面具有優(yōu)勢。WAAM技術已經(jīng)在工藝成形、組織結(jié)構(gòu)、機械性能等方面取得了豐富的研究成果，但由于該技術穩(wěn)定性還有待提高，因此還未大規(guī)模工業(yè)應用。如何對WAAM全過程進行在線監(jiān)測是確保這一技術能夠被

2、廣泛應用的關鍵。為此，本研究對鋁合金WAAM等離子體/高溫蒸汽輻射光譜進行在線采集和分析，以求發(fā)現(xiàn)新工藝下條件的物理機制，以及探索在線檢測加工缺陷的可能性。取得了主要研究成果如下：
　　首先，搭建了 WAAM在線光譜檢測系統(tǒng)，并首次將離散小波扣除背景方法應用于電弧加工光譜檢測數(shù)據(jù)處理中，以提高檢測精度，當小波基選為 db7，層數(shù)選為5時，能有效去除光譜中的連續(xù)成分。
　　其次，研究了焊接參數(shù)對WAAM輻射光譜特性的影響規(guī)律，

3、發(fā)現(xiàn)WAAM工藝特性與光譜規(guī)律具有較強的對應關系，具體結(jié)論如下：1）增強的焊接電流導致光譜特征參數(shù)增加。在最初幾層，電子密度呈下降趨勢，這是由于熱輸入的累積導致金屬的溫度逐漸升高，逸出功隨之降低；2）層間上升高度ILH（Interlayer Lifting Height）增大時，光譜強度急劇下降，電子密度和電子溫度也會出現(xiàn)不同程度的下降，這是因為電弧陰極和陽極的光譜特征參數(shù)最強，ILH上升導致光譜采集位置遠離陰極，光譜特征參數(shù)逐漸降低；