丝材电弧增材制造常用材料及其缺陷研究进展
丝材电弧增材制造常用材料及其缺陷研究进展
随着近年来增材制造技术的不断发展和成熟，丝材电弧增材制造已成为一种重要的制造技术，广泛应用于航空、汽车、机床等领域。本文将就丝材电弧增材制造的常用材料及其缺陷研究进展进行探讨。
一、丝材电弧增材制造常用材料
1.钛及钛合金
钛及钛合金具有质轻、高强度、良好的抗腐蚀性和热应力耐受性等优点，被广泛应用于航空和医疗等领域。然而，其加工过程中易产生气孔、裂纹等缺陷，并且会出现氧化和氮化等问题，影响制造质量。
2.镍基合金
镍基合金具有高温抗氧化、抗腐蚀性能良好等特性，广泛应用于航空和航天等领域。但由于其硬度较高，加工难度较大，且易引起热裂纹和形变等问题。
3.不锈钢
不锈钢具有耐磨、抗腐蚀等特性，被广泛应用于航空、医疗、船舶等领域。然而，由于其成分复杂，易产生过热现象，导致缺陷的生成。
4.铝及铝合金
铝及铝合金具有良好的导热性、导电性、低密度等特性，被广泛应用于汽车、飞机等领域。但其熔点较低，制造过程中易形变、产生裂纹和缩孔等缺陷。
二、丝材电弧增材制造常见缺陷
1.气孔
气孔是增材制造过程中的常见缺陷，主要是由于气体在熔池中的溶解度降低，随着熔池凝固，气体从熔池中析出形成气孔。钛及钛合金、
镍基合金等材料由于易氧化、易氮化，使得制造过程中氧化和氮化产生
的气体也会造成气孔的形成。
2.裂纹
裂纹是增材制造过程中的重要缺陷，危害产品的力学性能，甚至会
导致制品的破裂。裂纹的产生原因主要是由于制造过程中温度梯度大，
冷却速率快，造成局部过热和冷却应力无法释放，从而形成裂纹。
3.缩孔
缩孔是增材制造过程中的另一种重要缺陷，主要是由于材料在熔池
凝固时发生收缩，产生的拉伸应力无法得到释放而形成的。缩孔会影响
产品的力学性能和外观，严重者甚至会导致制品的破裂。
三、常用材料缺陷治理措施
为了解决丝材电弧增材制造中常见的缺陷，提高制造质量和工艺效率，人们采取了许多有效的缺陷治理措施，如下所述：
1.加强预处理
通过提高预热温度、控制钛及钛合金中的氧、氮等元素含量、对不
锈钢进行预脱气等预处理措施，可以有效减少气孔、裂纹等缺陷的产生，提高制造质量。
2.优化焊接工艺
通过调整晶粒尺寸、熔池流动性、熔池形状等焊接工艺参数，可以
优化焊接过程，降低温度梯度并控制冷却速率，减少裂纹和缩孔等缺陷
的产生。
3.选择合适的填充丝
选择合适的填充丝对缺陷的控制也起到了很大的作用。例如，选择
气体保护下的预合金化钛合金丝，可以有效降低气孔的产生。
四、结论
综合来看，丝材电弧增材制造是一种十分重要的制造技术，常用于
航空、航天、汽车等领域。然而，在制造过程中常常会出现气孔、裂纹、缩孔等缺陷，严重影响了产品的质量和性能。为了解决这些缺陷，人们提出了预处理、优化焊接工艺、选择合适的填充丝等措施。随着技术不
断发展，相信丝材电弧增材制造技术将会越来越成熟，为各行各业的制
造业带来更多的便利和效益。
丝材电弧增材制造常用材料及其缺陷研究进展
丝材电弧增材制造常用材料及其缺陷研究进展 随着近年来增材制造技术的不断发展和成熟，丝材电弧增材制造已成为一种重要的制造技术，广泛应用于航空、汽车、机床等领域。本文将就丝材电弧增材制造的常用材料及其缺陷研究进展进行探讨。 一、丝材电弧增材制造常用材料 1.钛及钛合金 钛及钛合金具有质轻、高强度、良好的抗腐蚀性和热应力耐受性等优点，被广泛应用于航空和医疗等领域。然而，其加工过程中易产生气孔、裂纹等缺陷，并且会出现氧化和氮化等问题，影响制造质量。 2.镍基合金 镍基合金具有高温抗氧化、抗腐蚀性能良好等特性，广泛应用于航空和航天等领域。但由于其硬度较高，加工难度较大，且易引起热裂纹和形变等问题。 3.不锈钢 不锈钢具有耐磨、抗腐蚀等特性，被广泛应用于航空、医疗、船舶等领域。然而，由于其成分复杂，易产生过热现象，导致缺陷的生成。 4.铝及铝合金 铝及铝合金具有良好的导热性、导电性、低密度等特性，被广泛应用于汽车、飞机等领域。但其熔点较低，制造过程中易形变、产生裂纹和缩孔等缺陷。 二、丝材电弧增材制造常见缺陷 1.气孔 气孔是增材制造过程中的常见缺陷，主要是由于气体在熔池中的溶解度降低，随着熔池凝固，气体从熔池中析出形成气孔。钛及钛合金、
镍基合金等材料由于易氧化、易氮化，使得制造过程中氧化和氮化产生 的气体也会造成气孔的形成。 2.裂纹 裂纹是增材制造过程中的重要缺陷，危害产品的力学性能，甚至会 导致制品的破裂。裂纹的产生原因主要是由于制造过程中温度梯度大， 冷却速率快，造成局部过热和冷却应力无法释放，从而形成裂纹。 3.缩孔 缩孔是增材制造过程中的另一种重要缺陷，主要是由于材料在熔池 凝固时发生收缩，产生的拉伸应力无法得到释放而形成的。缩孔会影响 产品的力学性能和外观，严重者甚至会导致制品的破裂。 三、常用材料缺陷治理措施 为了解决丝材电弧增材制造中常见的缺陷，提高制造质量和工艺效率，人们采取了许多有效的缺陷治理措施，如下所述： 1.加强预处理 通过提高预热温度、控制钛及钛合金中的氧、氮等元素含量、对不 锈钢进行预脱气等预处理措施，可以有效减少气孔、裂纹等缺陷的产生，提高制造质量。 2.优化焊接工艺 通过调整晶粒尺寸、熔池流动性、熔池形状等焊接工艺参数，可以 优化焊接过程，降低温度梯度并控制冷却速率，减少裂纹和缩孔等缺陷 的产生。 3.选择合适的填充丝 选择合适的填充丝对缺陷的控制也起到了很大的作用。例如，选择 气体保护下的预合金化钛合金丝，可以有效降低气孔的产生。 四、结论
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国内电弧增材制造技术的研究现状与展望 摘要：本文简述了电弧（电熔）增材制造技术特点、优势和发展历史，详细分 析了国内在电弧增材制造工艺、质量控制、电弧增材制造材料性能三方面的研究 情况，并基于目前的研究现状，提出了电弧增材制造技术在制造工艺、质量控制 和材料性能三方面研究的建议。 关键词：电弧增材制造，研究现状，展望 1引言 增材制造，是一种新型的金属“降维”制造工艺，通过对三维数字模型进行分 层切片处理，再按照预先规划好的路径将材料逐层累加的制造方式，是一种自下 而上，化零为整的制造方法，在复杂结构零部件制造方面有很大优势。电弧增材 制造(Arc welding additive manufacturing，简称WAAM)技术，也称为电熔增材制造 技术（Electrical additive manufacturing，简称EAM ）是采用电弧为热源的增材制 造技术，通过熔化金属丝材或粉末，逐层堆积出金属零部件的制造方法，具有丝 材利用率高、生产效率高，成本底，零件的尺寸不受成形缸或真空室的限制，易 于修复零件等优点。和传统的铸造、锻造技术相比，制造过程无需模具，整体制 造流程短，制造周期短，柔性化程度高，易于实现数字化、智能化，对设计的响 应快，可实现零部件的拓扑优化设计，在小批量、复杂构件的个性化定制方面具 有很大技术和成本优势。 20世纪70年代，德国学者提出了电弧增材制造的概念，并采用该技术制造 了一金属容器。20世纪80年代，美国使用等离子弧焊、熔化极气体保护焊技术 制造出了镍基合金金属构件，20世纪90年代，随着增材制造技术的发展，电弧 增材制造技术也得到了空前的发展，在装备、工艺及材料性能研究方面均取得了 很大突破。 2电弧增材制造技术研究现状 目前国内外用于WAAM制造的电弧种类主要为熔化极气体保护焊（GMAW），钨极惰性气体保护焊（GTAW）、等离子弧焊（PAW）等，尤其是配以冷金属过 度的熔化极气体保护焊，因其热输入小，电弧稳定性好等特点，得到了广泛发展 和应用。今年来，国内各大高校针对电弧增材制造的研究也在不断深入，主要集 中在成形控制、过程监控和成形件性能研究等方面。 2.1工艺与成形研究 电弧增材制造在制造过程中液态熔池较大，电弧的可控性难，故成形控制是 电弧增材制造的发展的主要瓶颈之一。电弧增材制造的在成形设备方面，主要有 两种方式，一种是焊接设备与多功能数控机床复合，另一种是焊接设备与多轴机 械手复合，实现柔性制造。成形控制方面的研究主要集中在工艺优化、过程监控 以及实时反馈等方面，在工艺优化环节主要是通过实验，针对不同的增材方法， 研究合适的工艺参数，例如打印速度，丝径，送丝速度，电流，电压等。沈泳华[[[]沈泳华.电弧增材制造成形系统设计和成形规律研究[D].南京：南京航空航天大学，2017]]研究了以KUKA焊接机器人和Fronius数字化焊机为主要设备的GMAW 冷金属过渡电弧增材制造系统和成形规律，采用“反切削法”实现了电弧增材制造 成形路径规划系统，并研究了不同工艺条件下的表面成形质量。熊俊[[[] 熊俊.多 层单道GMA增材制造成形特性及熔敷尺寸控制[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014]]研究了单道熔化极气体保护增材制造的工艺特性和成形质量，表明熔敷电 流是决定成形形貌的决定因素，良好的成形电流区间为100~180A。柳建等人[[[]
增材制造的基本原理、优缺点及具体方法
删材制制的基根源基本理、劣缺面及简直要领之阳早 格格创做 姑且删材制制的主要要领便是3D挨印技能（3D Printing）. 基根源基本理： 把一个通过安排大概者扫描等办法搞佳的30模型依照某一坐标轴切成无限多个剖里，而后一层一层的挨印出去并按本去的位子散集到所有，产死一个真体的坐体模型. 劣势： 1.制制搀纯东西.（不保守加工的节制） 2.产品百般化不减少成本.（一台挨印机，不需要改换模具） 3.死产周期短.（最大的便宜） 4.整技能制制.（相对付于保守制制所需要的收配技能很少） 5.不占空间，便携制制.（可应用于灾区，战场） 6.节省资料.（不兴料、回料等） 7.透彻的真体复制.(3D照相馆） 缺面： 1.资料节制：姑且可用资料有限，无法收援百般百般的资料. 2.呆板节制：对付呆板央供下，无法挨印动背物体. 3.耗费包袱：成本下贵，姑且易以加进大寡家庭. 例子： 1、SLA(光固化技能)：坐体光固化成型工艺(Stereoli thogyaphy
Apparatus，SLA)，又称坐体光刻成型. 本理：液槽中会先衰谦液态的光敏树脂，氮—镉激光器大概氯离子激光器收射出的紫中激光束正在估计机的把持下按工件的分层截里数据正在液态的光敏树脂表面举止遂止逐面扫描，那使扫描天区的树脂薄层爆收散合反应而固化从产死工件的一个薄层.当一层树脂固化完成后，处事台将下移一个层薄的距离以使正在本先固化佳的树脂表面上再覆盖一层新的液态树脂，刮板将粘度较大的树脂液里刮仄而后再举止下一层的激光扫描固化. 便宜： 1).成型历程自动化程度下. 2).尺寸细度下.SLA本型的尺寸细度不妨达到±0.lmm. 3).表面品量劣良. 4).系统辨别率较下，不妨创制结构比较搀纯的模型大概整件.缺面： 1).整件较易蜿蜒战变形，需要收撑. 2).设备运止及维护成本较下. 3).可使用的资料种类较少. 4).液态树脂具备气味战毒性，而且需要躲光呵护. 5).液态树脂固化后的整件较坚、易断裂. 2、SLS(粉终烧结技能)：采用性激光烧结工艺(Selective Laser Sintering, SLS).
金属材料电弧增材制造技术研究现状
金属材料电弧增材制造技术研究现状 摘要：金属材料电弧增材制造技术是一种先进的制造方法，通过在金属表面 产生电弧并加热金属粉末以逐层堆叠形成三维构件。本文对该技术的研究现状进 行了综述。主要内容包括该技术的原理、优点和应用领域。同时，还对该技术存 在的问题提出了解决方案，并展望了未来的发展趋势。通过深入研究和实践，金 属材料电弧增材制造技术有望在制造业中发挥更重要的作用。 关键词：金属材料；电弧增材制造技术；解决方案 引言 金属材料电弧增材制造技术是一种先进的制造方法，通过利用电弧和金属粉 末的相互作用，逐层堆叠形成三维构件。该技术具有高效、灵活和可定制性强等 优点，在制造业中逐渐得到广泛应用。本文旨在综述金属材料电弧增材制造技术 的研究现状，包括其原理、应用领域以及存在的问题与解决方案。同时，通过对 未来发展趋势的展望，希望为该技术的进一步推广与应用提供参考和启示。 1.金属材料电弧增材制造技术概述 金属材料电弧增材制造技术是一种先进的制造方法，其基本原理是通过在金 属表面产生电弧并将金属粉末加热，使其逐层堆积形成所需的三维构件。该技术 相比传统的制造方法具有许多优点，包括高效、灵活性强和可定制性高等。它能 够实现快速原型制作、零件修复和复杂结构的打印，广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。电弧增材制造技术不仅可使用多种金属材料，还能够利用多种 工艺参数进行控制，以获得理想的制造效果。然而，该技术仍存在着一些挑战， 例如成本、工艺控制和材料质量等方面的问题。因此，进一步研究和改进该技术 的关键参数和工艺流程是非常必要的。 2.金属材料电弧增材制造技术的研究现状
金属材料电弧增材制造技术目前已经在全球范围内得到广泛的研究和应用。 在国内外相关研究中，学者们致力于推动这一技术的进一步发展和优化。研究方 向包括材料选择与开发、工艺参数优化、设备改进等。通过实验和数值模拟方法 的结合，研究人员不断探索电弧增材制造技术的优化途径，提高打印效率和制造 质量。同时，与其他制造技术的融合也成为研究的热点，如与机器人技术、人工 智能等的结合，进一步拓宽了该技术的应用前景。虽然该技术在实际应用中还存 在一些挑战，如材料疏松度、残余应力等问题，但随着研究的深入和经验的积累，相信这些问题将逐步得到解决，为金属材料电弧增材制造技术的推广和产业化奠 定基础。 3.金属材料电弧增材制造技术的应用领域 3.1.制造业中的应用案例分析 金属材料电弧增材制造技术在制造业中具有广泛的应用潜力。以航空航天领 域为例，该技术可以用于制造复杂的空气动力学零部件、发动机部件等。在汽车 行业，它可以用于制造轻量化结构和个性化定制件。医疗器械行业则能利用该技 术实现快速原型制作和高度个性化的器械生产。另外，金属材料电弧增材制造技 术还可以应用于模具制造、船舶建造、建筑建造等领域。这些应用案例表明了该 技术在提高制造效率、减少资源浪费和实现个性化生产方面的巨大潜力。随着技 术不断进步和成本的降低，金属材料电弧增材制造技术将在制造业中发挥越来越 重要的作用。 3.2潜在的应用领域和市场前景展望 金属材料电弧增材制造技术在各个领域都有潜在的广阔应用前景。除了航空 航天、汽车和医疗器械等传统领域外，它还可以应用于核能、能源、海洋工程等 领域。随着该技术的不断发展，市场需求将进一步增长。预计未来几年内，金属 材料电弧增材制造技术市场规模将持续扩大。随着新材料和更先进的设备的引入，制造效率将大幅提高，质量得到进一步保证，同时生产成本也会逐渐降低。这种 快速、灵活、定制化的制造方式将为企业带来更多商机，并推动制造业向智能化、高效率和可持续发展转型。
电弧熔丝增材制造工艺流程
电弧熔丝增材制造工艺流程英文回答： Arc fusion additive manufacturing, also known as arc welding-based additive manufacturing, is a process that uses an electric arc to melt and deposit metal materials layer by layer to create a three-dimensional object. It is a form of metal 3D printing that offers several advantages in terms of design flexibility, material utilization, and production speed. The process typically involves the following steps: 1. CAD Design: The first step is to create a digital model of the desired object using computer-aided design (CAD) software. This model serves as a blueprint for the additive manufacturing process. 2. Material Preparation: The next step is to prepare the metal material that will be used for the additive
电弧熔丝增材制造铝合金研究进展
电弧熔丝增材制造铝合金研究进展 韩启飞;符瑞;胡锦龙;郭跃岭;韩亚峰;王俊升;纪涛;卢继平;刘长猛 【期刊名称】《材料工程》 【年(卷),期】2022(50)4 【摘要】电弧增材制造因其独特的无模壳快速近净成形特点而备受关注,有望成为突破铝合金材料研发与工业应用瓶颈的先进制造技术。电弧增材技术在传统电弧焊接的基础上发展而来,二者均以高能电弧为热源、以金属丝材为原材料进行成形。本文综合分析了电弧增材制造工艺与设备研发现状、凝固与固态相变特性、显微组织特点、冶金缺陷概况以及力学性能特点,论述了热丝及多丝增材制造技术前景和电弧增材制造独特的成形方式与相变显微组织特征。针对电弧增材制造铝合金制造精度及稳定性较差、气孔及热裂缺陷严重、材料力学性能优势不突出的问题,提出了电弧增材制造专用设备开发、熔丝累加快速凝固冶金缺陷控制专用方法研发、专用材料成分及显微组织设计、专用热处理工艺制定等发展方向,为加快电弧增材制造铝合金高端化、定制化、专属化发展提供重要参考。 【总页数】12页(P62-73) 【作者】韩启飞;符瑞;胡锦龙;郭跃岭;韩亚峰;王俊升;纪涛;卢继平;刘长猛 【作者单位】北京理工大学材料学院;北京理工大学机械与车辆学院;北京理工大学前沿交叉科学研究院;中国航空研究院中国航空工业空气动力研究院 【正文语种】中文 【中图分类】TG146.21;TG444
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电弧增材制造工艺 书籍
电弧增材制造工艺书籍 电弧增材制造（Arc Additive Manufacturing）是一种先进的制造工艺，通过使用电弧焊接技术来实现材料的增材制造。这种工艺能够在短时间内制造出复杂形状的零件，具有高度的灵活性和精度。本文将介绍电弧增材制造的原理、应用领域和发展趋势。 一、电弧增材制造的原理 电弧增材制造是一种通过在两个金属电极之间产生电弧来熔化金属并将其沉积在工件上的制造工艺。在这个过程中，金属丝或粉末被加热到熔化状态，然后通过电弧的热量和气流的作用，将熔融金属沉积在工件上，从而逐层构建出所需的零件。因此，电弧增材制造可以用于制造各种形状复杂的零件，包括曲线、悬臂梁和薄壁结构等。 二、电弧增材制造的应用领域 电弧增材制造在航空航天、汽车制造、医疗器械和工业制造等领域都有广泛的应用。首先，电弧增材制造可以用于制造航空航天领域的零件，如发动机喷嘴、涡轮叶片和航空航天器的结构件等。其次，电弧增材制造可以用于汽车制造领域，如汽车发动机的缸体、底座和传动系统等。此外，电弧增材制造还可以用于制造医疗器械，如人工骨骼、人工关节和牙科种植体等。最后，电弧增材制造还可以用于工业制造领域，如模具制造、夹具制造和零部件维修等。
三、电弧增材制造的发展趋势 随着科技的不断进步和电弧增材制造技术的不断成熟，电弧增材制造在未来有望得到更广泛的应用。首先，电弧增材制造将逐渐实现自动化和智能化，减少人工操作的需求，提高生产效率和产品质量。其次，电弧增材制造将与其他制造工艺相结合，如激光焊接、粉末冶金和3D打印等，形成多种多样的制造技术组合，满足不同行业的需求。此外，电弧增材制造还将面临材料选择、工艺优化和成本控制等挑战，需要进一步研究和开发新的材料、工艺和设备。 电弧增材制造是一种先进的制造工艺，具有高度的灵活性和精度。它在航空航天、汽车制造、医疗器械和工业制造等领域都有广泛的应用。随着科技的不断进步和电弧增材制造技术的不断成熟，电弧增材制造有望在未来得到更广泛的应用，并且将与其他制造技术相结合，形成多种多样的制造技术组合。然而，电弧增材制造还需要解决材料选择、工艺优化和成本控制等挑战，需要进一步研究和开发新的材料、工艺和设备。
双丝电弧增材制造niti基形状记忆合金工艺研究
双丝电弧增材制造niti基形状记忆合金工艺研究 （实用版） 目录 1.研究背景与意义 2.双丝电弧增材制造技术介绍 3.Niti 基形状记忆合金材料特性 4.工艺参数对成形性能的影响 5.实验结果与分析 6.结论与展望 正文 一、研究背景与意义 双丝电弧增材制造（Wire and Arc Additive Manufacturing，简称WAAM）是一种以电弧为热源，将金属丝材逐层堆焊来制造实体零件的增材制造方法。该技术具有制造过程快速、材料利用率高、成形精度可控等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗等领域。Niti 基形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称 SMA）是一种具有优异形状记忆性能和超弹性的合金材料，广泛应用于航空航天、机械制造、生物医疗等领域。研究双丝电弧增材制造 Niti 基形状记忆合金工艺，对于拓展增材制造技术在形状记忆合金领域的应用具有重要意义。 二、双丝电弧增材制造技术介绍 双丝电弧增材制造技术是一种以电弧为热源，将金属丝材逐层堆焊来制造实体零件的增材制造方法。与传统的焊接方法相比，双丝电弧增材制造技术具有以下优点： 1.制造过程快速：双丝电弧增材制造技术采用逐层堆焊的方式，可实现快速成形。
2.材料利用率高：双丝电弧增材制造技术通过控制焊接参数，可以实现对金属丝材的高效利用，提高材料利用率。 3.成形精度可控：双丝电弧增材制造技术可以通过计算机控制焊接设备，实现对零件成形精度的控制。 三、Niti 基形状记忆合金材料特性 iti 基形状记忆合金是一种以镍（Ni）为主要成分，钛（Ti）为主要合金元素的形状记忆合金。该合金具有以下优异特性： 1.形状记忆性能：在特定的温度范围内，Niti 基形状记忆合金可以实现从变形态到原始态的形状恢复。 2.超弹性：Niti 基形状记忆合金具有较高的弹性极限，可以在较大的应变范围内实现超弹性变形。 3.良好的耐腐蚀性能：Niti 基形状记忆合金在多数环境中具有较好的耐腐蚀性能，适用于多种应用场景。 四、工艺参数对成形性能的影响 双丝电弧增材制造 Niti 基形状记忆合金的成形性能受焊接电流、焊接电压、焊接速度、丝材直径等因素的影响。通过优化工艺参数，可以提高成形性能，改善零件的形状和尺寸精度。 五、实验结果与分析 实验采用双丝电弧增材制造技术，以 Niti 基形状记忆合金为材料，对工艺参数进行优化，制备出一定尺寸和形状的零件。实验结果表明，优化后的工艺参数能够提高零件的成形精度和性能。 六、结论与展望 双丝电弧增材制造 Niti 基形状记忆合金工艺具有较高的成形精度 和效率，为形状记忆合金在航空航天、机械制造、生物医疗等领域的应用提供了新的途径。
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增材制造的基来源根基理、优缺点及具体方法之巴公 井开创作 目前增材制造的主要方法就是3D打印技术（3D Printing）. 基来源根基理： 把一个通过设计或者扫描等方式做好的30模型依照某一坐标轴切成无限多个剖面,然后一层一层的打印出来并按原来的位置聚积到一起,形成一个实体的立体模型. 优势： 1.制造复杂物品.（没有传统加工的限制） 2.产物多样化不增加本钱.（一台打印机,不需要改动模具） 3.生产周期短.（最年夜的优点） 4.零技能制造.（相对传统制造所需要的把持技能很少） 5.不占空间,便携制造.（可应用于灾区,战场） 6.节省资料.（没有废料、回料等） 7.精确的实体复制.(3D照相馆） 缺点： 1.资料限制：目前可用资料有限,无法支持各种各样的资料. 2.机器限制：对机器要求高,无法打印静态物体. 3.花费负担：本钱昂贵,暂时难以进入年夜众家庭. 例子： 1、SLA(光固化技术)：立体光固化成型工艺(Stereoli thogyaphy
Apparatus,SLA),又称立体光刻成型. 原理：液槽中会先盛满液态的光敏树脂,氮—镉激光器或氯离子激光器发射出的紫外激光束在计算机的把持下按工件的分层截面数据在液态的光敏树脂概况进行遂行逐点扫描,这使扫描区域的树脂薄层发生聚合反应而固化从形成工件的一个薄层.当一层树脂固化完毕后,工作台将下移一个层厚的距离以使在原先固化好的树脂概况上再覆盖一层新的液态树脂,刮板将粘度较年夜的树脂液面刮平然后再进行下一层的激光扫描固化. 优点： 1).成型过程自动化水平高. 2).尺寸精度高.SLA原型的尺寸精度可以到达±0.lmm. 3).概况质量优良. 4).系统分辨率较高,可以制作结构比力复杂的模型或零件. 缺点： 1).零件较易弯曲和变形,需要支撑. 2).设备运转及维护本钱较高. 3).可使用的资料种类较少. 4).液态树脂具有气味和毒性,而且需要避光呵护. 5).液态树脂固化后的零件较脆、易断裂. 2、SLS(粉末烧结技术)：选择性激光烧结工艺(Selective Laser Sintering, SLS). 原理：先采纳压辊将一层粉末平铺到已成型工件的上概况,数控系
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三、多孔材料的电弧熔丝增材制造方法 1.材料选择 在多孔材料的电弧熔丝增材制造中，材料选择是关键之一。 根据应用需求，可以选择不同的金属或非金属材料，如不锈钢、钛合金、铝合金等。这些材料具有不同的物理和化学性质，如熔点、导热性、抗氧化性等，因此需要根据具体应用场景进行选择。 1.设备组成 电弧熔丝增材制造设备主要由控制系统、机械系统、电弧熔化系统和送丝系统组成。控制系统负责实现数字化控制和数据处理，机械系统负责实现精准的机械运动，电弧熔化系统负责将金属丝材熔化，送丝系统负责将熔化的金属丝材按照预设路径输送到堆积区域。 1.工艺流程 多孔材料的电弧熔丝增材制造工艺流程主要包括以下几个步骤： （1）前处理：根据三维模型设计要求，进行前处理工作，如建模、切片等； （2）电弧熔化：通过电弧熔化金属丝材，获得熔融状态的金属； （3）精准堆积：将熔融状态的金属按照预设的三维模型进
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Al-6.3Cu铝合金电弧填丝增材制造成形与组织性能 孙红叶;从保强;苏勇;齐铂金;祁泽武;王强 【摘要】采用HPVP-GTAW电弧作为热源进行Al-6.3Cu合金的电弧填丝增材制造,试验研究送丝速度和运动速度对成形层高和层宽的影响,并对比分析常规VP-GTAW和HPVP-GTAW两种热源对构件组织性能的影响.结果表明:协调调节WFS 和TS可在获得良好成形外观的同时实现对构件尺寸的有效控制;Al-6.3Cu合金构件内部组织呈现出典型层状分布特征,且各部位组织特征相类似,主要由等轴晶粒组成;原始状态下WAAM构件具有很好的塑性,但其强度较低,与常规VP-GTAW相比,HPVP-GTAW有助于提高增材构件的强度.%Wire+arc additive manufacturing (WAAM) system for Al-6.3Cu alloy using hybrid pulse variable polarity gas tungsten arc welding (HPVP-GTAW) process was established.The geometry of Al-6.3Cu single-pass multilayer deposits influenced by wire feed speed and travel speed,microstructure and tensile properties of deposited samples produced by the conventional VP-GTAW and HPVP-GTAW process were investigated.Experimental results show that the effective control on deposits geometry is obtained with the coordination of wire feed speed and travel speed.The internal structure of Al-6.3Cu deposits shows the typical layered distribution characteristics,mainly composed of equiaxed grains.WAAM samples with as-deposited condition have good plasticity,but the relatively low https://www.docsj.com/doc/7019336321.html,pared with conventional VPGTAW process,it is beneficial in enhancing the strength of Al-6.3Cu deposits using HPVP-GTAW process.
国外电弧增材制造技术的研究现状及展望
国外电弧增材制造技术的研究现状及展望 一、技术发展历程 电弧增材制造技术，也称为3D打印技术的一种，起源于20世纪80年代。最初，该技术主要用于快速原型制造，帮助设计师更快地将概念转化为现实。随着技术的不断发展，电弧增材制造逐渐应用于生产小批量、高附加值的产品，如航空航天、医疗和汽车等领域。近年来，该技术在大型零件制造、修复以及个性化定制方面取得了显著的进展。 二、技术优点 电弧增材制造技术具有以下优点： 1.高沉积效率：通过连续熔化和沉积材料，使得制造过程速度较快，提高了生产效率。 2.高丝材利用率：与传统的加工方法相比，电弧增材制造技术减少了材料的浪费，提高了丝材的利用率。 3.制造周期短：无需传统加工的繁琐工序，缩短了生产周期。 4.成本低：由于使用了较少的材料和降低了人工成本，使得制造成本大幅降低。 5.对零件尺寸限制少：可以制造出大型、复杂的零件，突破了传统加工方法的限制。 6.易于修复零件：通过电弧增材制造技术，可以方便地对零件进行修复和再制造。 三、技术能力
电弧增材制造技术具有以下能力： 1.原位复合制造：通过在基材上熔覆不同材料，实现原位复合制造，提高了材料的性能。 2.成形大尺寸零件：可以制造出大型、复杂的零件，如航空航天构件、石油和化工设备等。 四、技术比较 1.与铸造、锻造技术相比：电弧增材制造技术无需模具，制造周期短，柔性化程度高。同时，由于其使用的是丝材而非液态或固态材料，可以减少材料浪费并降低成本。 2.与激光和电子束增材制造技术相比：电弧增材制造技术的沉积速率高，同时制造成本较低。激光和电子束增材制造技术在精度和细节方面具有优势，但在大型零件制造方面，电弧增材制造技术更具优势。 五、技术应用 电弧增材制造技术广泛应用于以下领域： 1.小批量、多品种产品的制造：由于其高度灵活性和快速响应能力，电弧增材制造技术在小批量、多品种产品的制造中具有显著优势。设计师可以根据需求快速调整设计并生产出符合要求的产品。 2.对设计的响应快：设计师可以在设计阶段就考虑到制造因素，从而更好地优化设计。同时，由于制造周期短，设计师可以更快地将概念转化为现实，并进行迭代改进。 3.大型零件的制造与修复：电弧增材制造技术可以用于大型零件
CMT电弧增材制造高锰铝青铜合金研究现状及展望
CMT电弧增材制造高锰铝青铜合金研究现状及展望 打开文本图片集 摘要：本文主要针对国内外就CMT电弧增材制造高锰铝青铜的研究现 状为本体对象，试图理清本研究内容的历史脉络，了解CMT电弧增材制造 高锰铝青铜的发展过程和相关成果，并分析该研究现状目前所存在的問题，通过本文对该合金制造的研究作回顾性综述，并了解高锰铝青铜合金的电 弧增材制造方法未来前景与展望。 关键词：高锰铝青铜;CMT;增材制造;组织性能 0引言 近年来，增材制造技术飞速发展，市场前景十分广阔。该技术能够对 金属、非金属材料加工，不仅可以解决复杂形状物体的制造，相对传统的 制造工艺而言，无需繁杂的刀具和模具，还能使得物体的生产工序减少， 大大缩短了物体的加工时长。高锰铝青铜材料，具备良好的力学性能，且 在海水中耐腐蚀性能优越，造价低廉，其耐热和耐磨等优异性能良好的应 用于各类轴承、轴套和齿轮等零部件，同时该合金也是制造大型螺旋桨的 材料之一。本文综述了高锰铝青铜电弧增材制造技术的发展现状及展望。 1CMT电弧增材制造高锰铝青铜的研究历程 1、1国内研究现状及成果 国内对于电弧增材制造高锰铝青铜的微观组织成分的研究主要是针对 于合金内的元素对合金的抗拉强度、屈服强度及合金的其他性能造成的一 些影响，并提出相关改良性的结论。
杜磊、周浩等利用回归分析的方法，对影响高锰铝青铜力学性能的元 素进行了实验。得知当Al含量为7。8%～8。3%时，相应的Mn含量约为13、7%～14、3%合金性能处于最佳状态。纪胜如等人经过反复研究高锰铝 青铜中Al与Mn含量的关系时，得出了（Al+）%当量与性能的相关性最好 的结论。 李雨蔚等人用熔铸法制备了Cu-12Al-2Ni-3Fe-Mn合金，为了弄清差 异化的Mn含量对耐磨铝青铜的组织及性能的影响，其通过多种设备对合 金进行研究，随Mn含量的不断升高，合金的抗拉和屈服强度呈现先增加 后降低的趋势，并且还能使铝青铜合金的磨损量与稳定摩擦系数有效降低。 对于在电弧增材制造高锰铝青铜薄壁试样的研究方面，陈伟等人采用 冷金属过渡技术，以氩气为保护气，交替往复的方式增材，后对制造出的 高锰铝青铜薄壁试样研究分析发现，其微观组织主要呈现3个区域，主要 由基材树枝晶、柱枝晶和转向枝晶相互转化而构成，并且在柱枝晶晶界处 比晶内的Al、Mn、Ni元素更丰富。 1、2国外研究现状及成果 而国外增材制造技术早在上世纪20年代就已经出现，相对于国内而 言起步较早。在1925年，backer等人就利用金属熔融沉积的方式，打印 出金属装饰物品，该方式采用的是以电弧为热源的条件下，而在大零件的 制造上，为了使制造出的零件更具有精密性，而另一些科研人员通过研讨，以GMAW三维成型技术，更加精密地制造出相关零件，利用红外测温技术 控制实验过程中的温度过高而造成的融塌，这种方法虽然提高了金属零件 的制造精度，但严重影响了制造效率，耗费时长。由于零件的形状复杂， 对制造的操作性增加了一定的难度，为了提高精密度而不影响制造效率，Kazana等人采用机器人CMT方法制造倾斜结构薄壁件，创造性地提出焊
电弧增材制造成形控制技术的研究现状与展望
电弧增材制造成形控制技术的研究现状与展望 熊俊;薛永刚;陈辉;张卫华 【摘要】电孤增材制造是低成本金属零件直接成形的重要研究方向之一.金属零件形貌的成形精度是评判成形质量的一个重要指标.从成形工艺特性、尺寸数学建模、过程控制等角度阐述了电弧增材制造成形控制技术的国内外研究现状;重点总结了 基于视觉传感的电弧增材制造闭环控制技术的研究现状;分析了电弧增材制造成形 控制技术研究存在的关键问题;提出了未来电弧增材制造成形控制技术的研究内容 和发展方向. 【期刊名称】《电焊机》 【年(卷),期】2015(045)009 【总页数】6页(P45-50) 【关键词】电弧增材制造;成形控制;成形工艺;闭环控制 【作者】熊俊;薛永刚;陈辉;张卫华 【作者单位】西南交通大学,四川成都610031;南车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛,266111;西南交通大学,四川成都610031;西南交通大学,四川成都610031 【正文语种】中文 【中图分类】TG47 近年来，在资源节约及高效制造的背景下，基于“加法”加工模式的增材制造技术在复杂形状薄壁件的制造上呈现出广阔的应用前景[1]。当前，金属零件增材制造
技术从基础研究到应用开发都引起了世界各国学者的极大兴趣和广泛关注[2-4]。与此同时，我国也制定了增材制造技术发展推进计划，将其列入国家重大专项并重点支持，同时开展高密度的展会和研讨会。随着航空航天、国防军工、轨道交通等关键技术领域对致密金属零件的性能、精度、制造成本和周期的要求日趋苛刻，亟需开展相关研究以突破并掌握金属零件直接成形技术。 在增材制造领域，以电弧作为热源的金属零件增材制造技术具有设备简单、材料利用率高、生产效率高等优点[5]。电弧增材制造技术采用电弧作为热源将金属丝材熔化，按设定成形路径在基板上堆积层片，层层堆敷直至金属零件成形。成形零件由全焊缝金属组成，致密度高、冶金结合性能好、化学成分均匀、力学性能好。因此，电弧增材技术是低成本金属零件直接制造的重要研究方向。但是，电弧增材制造过程是以高温液态金属熔滴过渡的方式进行的。随堆积层数的增加，堆积零件热积累严重、散热条件差、熔池过热、难于凝固、堆积层形状难于控制。特别在零件边缘堆积时，由于液态熔池的存在，使得零件的边缘形态与成形尺寸的控制变得更加困难。这些问题都直接影响零件的冶金结合强度、堆积尺寸精度和表面质量。由此可见，成形形貌的控制是金属零件增材制造技术的主要瓶颈。 本研究从成形工艺特性、尺寸数学建模、过程闭环控制等角度阐述了电弧增材制造成形控制技术的国内外研究现状。分析电弧增材制造成形控制技术研究中存在的主要问题。对未来电弧增材制造成形控制技术的发展方向提出了建议。 1.1 成形工艺 电弧丝材直接成形金属件的思想可追溯到1983年，德国Kussmaul等人[6]采用埋弧焊方法堆积了大型圆柱厚壁容器，具有良好的抗拉强度、屈服强度和韧性，然而该方法只适合大型零部件的制造，而且成形精度极低。电弧增材制造发展的一个重要阶段是在1998年，英国诺丁汉大学Spencer等人[7]提出GMAW三维焊接成形方法，采用焊接机器人成形金属零件，成形件如图1所示。通过红外测温装
增材制造分类及研究进展
增材制造分类及研究进展 增材制造（Additive Manufacturing，AM）是一种通过逐层添加材料来制造三维物体的先进制造技术。本文将概述增材制造技术的分类及其研究进展，以期为相关领域的研究和实践提供参考和启示。 基于材料的分类根据所使用的材料类型，增材制造技术可分为金属增材制造和非金属增材制造。金属增材制造主要包括激光熔化、电子束熔化、粉末烧结等工艺，适用于制造高强度、高精度的金属零件。非金属增材制造则涵盖了塑料、陶瓷、砂石等多种材料，常用于原型制作、医疗器械等领域。 基于工艺的分类根据制造过程中使用的工艺原理，增材制造技术可分为熔融沉积、光固化、粉末烧结等。熔融沉积工艺利用高温将材料熔化并逐层打印，光固化工艺则利用光敏树脂在紫外线的照射下迅速固化，粉末烧结则通过烧结剂将金属粉末烧结成致密的结构。 基于应用领域的分类根据应用领域，增材制造技术可分为航空航天、医疗、建筑、汽车等。在航空航天领域，增材制造技术用于制造轻量化、高精度的零件，如发动机叶片、机身结构件等；在医疗领域，增材制造技术常用于定制化假肢、外科手术导板等医疗器械的制作；在建筑领域，增材制造技术可用于建筑模型、构件的快速制造；在汽车
领域，增材制造技术则用于生产高效、节能的发动机零件。 研究热点近年来，增材制造技术的研究热点主要集中在工艺优化、新材料研发、后处理技术等方面。工艺优化方面，研究旨在提高打印精度、效率及稳定性；新材料研发方面，研究于开发高性能、低成本、环保的新型材料；后处理技术方面，研究重点在于提高制件力学性能、降低孔隙率、优化表面质量等。 研究现状目前，增材制造技术已经在全球范围内得到了广泛的应用。在学术界，大量的研究工作正在进行，以进一步优化增材制造技术的各项参数，提高制件的质量和效率。在产业界，众多企业也在积极推广和应用增材制造技术，以满足不断变化的市场需求。 研究展望未来，增材制造技术的研究将更加注重跨学科的交流与合作，推动技术的创新和发展。预计将有更多的研究工作聚焦于智能化制造、绿色制造以及人因工程等领域，以满足社会对高品质、高效率、高可持续性的制造需求。同时，随着增材制造技术的不断完善和普及，预计其将在更多领域得到广泛应用，为人类创造更多的价值。 本部分将通过具体案例来阐述增材制造技术的应用领域和优势。例如，在航空航天领域，利用增材制造技术制造的轻量化发动机叶片，相较于传统制造技术，能够大幅度降低制造成本和提高生产效率。同时，
基于CMT技术的铝合金电弧增材制造研究现状
基于CMT技术的铝合金电弧增材制造研究现状 郝轩;黄永德;陈伟;陈玉华 【期刊名称】《精密成形工程》 【年(卷),期】2018(010)005 【摘要】由于铝合金的应用领域较为广泛,使其增材制造技术成为了研究热点.CMT 技术作为一种新型焊接工艺,焊接过程中弧长控制较为精确,其热输入量小、飞溅少等工艺特点非常适合铝合金等低熔点金属的增材制造,因此,铝合金CMT增材制造技术成为了近年来国内外各研究机构的研究热点.从控形控性的角度分析了国内外相关研究机构的研究方向,重点综述了焊接速度、送丝速度、CMT工艺等工艺参数和热处理对成形件形貌及性能的影响,同时概述了铝合金CMT电弧增材制造中尺寸控制、组织性能、气孔缺陷等方向的研究工作.借此指出,基于CMT技术的铝合金电弧增材制造技术的相关研究工作仍主要聚焦于试验研究阶段,并未深入到成形机理的探究.该领域的研究工作应更深入、系统地从成形尺寸精度控制、控制气孔缺陷、组织演变规律及性能优化等角度展开,力求加速推进该技术在现代制造业的应用. 【总页数】7页(P88-94) 【作者】郝轩;黄永德;陈伟;陈玉华 【作者单位】南昌航空大学焊接工程系,南昌 330063;南昌航空大学焊接工程系,南昌 330063;南昌航空大学焊接工程系,南昌 330063;南昌航空大学焊接工程系,南昌330063 【正文语种】中文
【中图分类】TG146.2 【相关文献】 1.氩氦混合气对铝合金CMT电弧增材制造过程成形质量的影响 [J], 张瑞;王克鸿 2.浅析CMT技术在铝合金电弧增材制造中的应用 [J], 莫非;李佳蒙 3.电弧轨迹对CMT电弧增材制造Inconel 625合金厚壁件组织与性能的影响 [J], 徐文虎;张培磊;蒋旗;刘志强;于治水;叶欣;吴頔;史海川 4.CMT电弧特性对5A56铝合金增材制造构件组织与性能的影响 [J], 王会霞;王松涛;王天顺;张亮 5.电弧熔丝增材制造铝合金零件中气孔的研究现状 [J], 聂文忠;曾嘉艺;李晓萱;邱渭濠 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金微观组织性能研究
CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金微观组织 性能研究 陈伟;黄龙彪;陈玉华;朱嘉文;陈超;孙松伟 【摘要】目的研究冷金属过渡技术(Cold metal transfer,简称CMT)增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织成形规律.方法采用CMT电弧增材的方式制备了Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的薄壁试样件,研究了试样件在不同位置、不同方向的微观组织.结果 CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织分为3个区域,前3层的不稳定区域主要是由基材树枝晶到柱状晶的转变区域;第3层到最后一层的稳定区域主要是外延生长的柱状晶区;在最后一层靠近空气侧约360μm厚度范围内,出现转向枝晶.交替往复电弧增材的Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金,在每层顶部均会形成转向枝晶,但随后新一层电弧增材的熔池会熔化顶部形成的转向枝晶,最终在微观组织形貌上表现出柱状晶外延生长的形式.结论通过控制合适工艺参数,可以获得致密无缺陷的CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金薄壁试样,在试样的稳定区域,微观组织是外延生长的柱状晶,柱状晶的晶界上Al,Ni,Mn元素产生富集现象,质量分数高于平均值.在柱状晶的晶内,Cu元素高于均值,而Al,Ni,Mn元素质量分数均低于均值,这与柱状晶的形核顺序有关. 【期刊名称】《精密成形工程》 【年(卷),期】2018(010)005 【总页数】7页(P81-87) 【关键词】Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金;CMT;增材制造;微观组织 【作者】陈伟;黄龙彪;陈玉华;朱嘉文;陈超;孙松伟
电弧增材制造航空钛合金构件组织及力学性能研究现状
电弧增材制造航空钛合金构件组织及力学性能研究现状 刘小军;陈伟;黄志江;陈玉华 【摘要】航空航天领域通常将钛合金作为承力结构件使用,对其性能和可靠性都有很高的要求,大型结构件的整体化制造是实现这些需求的有效途径.电弧增材制造技术因效率高、成本低、致密度高,在制备大型结构件方面具有一定优势.综述了国内外电弧增材制造钛合金组织的研究现状,介绍了改变形核条件以及引入轧制、超声等外场辅助技术调控后所得的电弧增材制造钛合金组织.对电弧增材制造钛合金的拉伸性能和疲劳性能进行了综述,总结了拉伸性能和疲劳性能的特点及断裂的原因.最后,对航空航天用钛合金电弧增材制造的组织及力学性能的关系进行了分析,并且对两者的调控前景进行了展望. 【期刊名称】《精密成形工程》 【年(卷),期】2019(011)003 【总页数】10页(P66-75) 【关键词】钛合金;电弧增材制造;组织及调控;力学性能 【作者】刘小军;陈伟;黄志江;陈玉华 【作者单位】中航航空服务保障(天津)有限公司,天津300301;南昌航空大学焊接工程系,南昌330036;南昌航空大学焊接工程系,南昌330036;南昌航空大学焊接工程系,南昌330036 【正文语种】中文 【中图分类】TG146.2
钛合金由于其比强度高、耐腐蚀性能好、耐热性好、弹性模量低和导热系数低等优点，成为航空发动机、航天飞机结构中减轻质量、提高推重比和增加有效载荷环节不可缺少的关键材料[1]。钛合金由于其锻造温度区间窄、变形抗力大、高温易吸 氧吸氢等特点，使得在航空航天领域中常用来制备肋腹板大型结构件（框、梁、滑轨等）时存在诸多困难。增材制造技术的发展大大缩短了钛合金的生产周期，增加了材料的利用率。以激光、电子束为代表的热源在增材制造钛合金制备过程中，易形成粗大β柱状晶粒，且由于其产品尺寸受限、设备前期投资成本高等特点，难 以满足航空航天结构件损伤容限设计理念中要求零部件向大型化、整体化发展的需求。“电弧+送丝”这种效率高、成本低、灵活性好的电弧增材制造技术，在制备大型钛合金构件中具有一定的优势。 电弧增材制造技术（Wire and Arc Additive Manufacturing, WAAM）的热源根据电弧产生的原理不同可以归结为3类：以MIG（Melt inert gas welding）为 热源的同轴送丝增材制造技术；以TIG（Tungsten inert gas）为热源的旁轴送丝增材制造技术；以PAW（Plasma arc welding）为热源的旁轴送丝增材制造技术。3类电源通常匹配机器人或数控机床完成运动轨迹规划，在钛合金材料领域的沉积效率可达到1 kg/h以上[2]。鉴于钛合金在航空航天领域的广泛应用，以及电弧增材制造技术在制备大尺寸复杂构件方面的优势，文中着重综述电弧增材制造钛合金的组织和力学性能两个方面的研究进展，讨论调控沉积组织的方法，为优化沉积组织和力学性能提供建议。 早期的钛合金电弧增材制造技术，多以TIG作为热源熔化焊丝。Baufeld等[3—4]使用TIG热源制备的电弧增材制造TC4钛合金中，发现稳定的沉积层中分布着宽 度约为3~8 mm粗大柱状β晶粒（见图1a），仅在试样的底部位置或者顶部位 置能发现少量的等轴晶。在β晶粒内部，顶部区域是细长的α片层（见图1b），底部的α片层则明显增粗（见图1c）。Wang等[5—6]使用TIG热源也发现了类