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摘要在增材制造技术中，由于电弧设备价格低廉且熔敷效率高,因此得到广泛应用及推广。但是由于电弧容易受到外界因素干扰稳定性较差，造成电弧增材制造工件的尺寸和表面精度不够高，二次加工量过大。所以需要对电弧进行控制以改善产品质量。本文利用电弧的导电性，采用外加磁场对电弧进行控制。研究了外加磁场对电弧增材制造过程的影响，通过分析外加磁场形式及作用原理，得出了磁场作用下约束电弧对熔池及接头组织晶粒具有一定的影响。在外加磁场作用下，利用电弧增材制造技术制作仿生珍珠母结构试样工件，得到力学性能优良的焊接成品，通过对比试验，初步得出利用外加磁场提高电弧增材制造精度的方法。 32633
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关键词 外加磁场 焊接电弧 电弧增材制造 Title STUDY ON THE INFLUENCE OF THE MAGNETIC FIELD ON THE ACCURACY OF ARC ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
Abstract Additive manufacturing technology is widely applied due to the cheap equipment and high deposition efficiency. But arc is not stable for external factors which causes problem that we cannot ascertain the accuracy of products’ size, so we need to improve the quality of the products by controlling the arc. This paper controls the arc by magnetic field according to the conductivity of electric arc. Through the analysis of the influence of magnetic field on welding arc behavior with magnetic field forms and mechanism, we come to a conclusion that controlled arc, have an influence on molten pool and the grain in joint. We make the bionic mineral bridges structure sample under magnetic field aimed to get a welded products which have excellent mechanical properties. After contrast experiment. We get the preliminary methods of improving the accuracy of arc additive
Keywords Magnetic field The welding arc Arc additive manufacturing technology
目录
1绪论1
1.1课题意义.1
1.2国内外对外加磁场的研究.1
1.3本实验制造的产品.2
1.4本课题研究内容.3
2实验条件4
2.1磁场产生设备.4
2.2焊接材料与设备.5
3外加磁场制造精度影响试验研究8
3.1外加磁场对焊缝的影响结果8
3.2磁场效果分析.9
4仿生结构焊接工艺设计10
4.1焊接方案.10
4.1.1仿生珍珠母结构焊接工艺.10
4.1.2仿生蜂巢结构焊接工艺.12
4.2确定焊接参数.12
5产品结果对比实验14
5.1外观精度对比.14
5.2力学性能对比.16
5.2.1冲击实验16
5.2.2断口分析17
5.3金相组织观察对比.19
5.3.1金相制备19
5.3.2金相分析19
结论.21
致谢.22
参考文献23
1 绪论
1.1 课题意义 增材制造技术也常被称作为 3D 打印，是近几年在先进技术中发展的非常快速的一项高新技术，三文结构的快速和自由制造是其优点，在日常生活中，被广泛应用于新产品开发、单件小批量制造。增材制造技术代表着生产模式和先进制造技术发展的趋势，产品生产将逐步从大规模制造向定制化制造发展，满足社会多样化需求。增材制造优势在于制造周期短、适合单件个性化需求、大型薄壁件制造、钛合金等难加工易热成形零件制造、结构复杂零件制造。自20世纪 80年代末开始，增材制造技术逐步发展，期间也被称为“材料累加制造”(material increase manufacturing)、“快速原型”(rapid proto-typing)、“分层制造”(layered manufacturing)、“实体自由制造”(solid free －form fabrication)、“3D 打印技术”(3Dprinting)等。各式各样的名称也分别从不同的方面反应了该制造技术的特点。 电弧增材制造( additive manufacturing，AM)技术属于增材制造技术中的一个分支，这种技术利用电弧熔化金属，采用3D打印技术进行增材制造。是利用程序设计完成的数据，采用电弧作为热源，将金属材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，相对于过去传统的材料去除(切削加工)技术，是一种“自下而上”材料累加的制造方法。 相对传统制造技术，电弧增材制造还面临许多新挑战和新问题。目前电弧增材主要应用于产品研发，还存在使用成本高(10 元/g ～100 元/g)，制造效率低，例如金属材料成形为100g/h ～ 3 000g/h，制造精度尚不能令人满意。其工艺与装备研发尚不充分，尚未进入大规模工业应用。应该说目前增材制造技术是传统大批量制造技术的一个补充。