机器人TIG电弧增材工艺研究

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研究

毕业论文

1引言1

1.1课题背景及意义.1

1.2高氮奥氏体不锈钢特性概述..2

1.3电弧增材制造技术研究现状..2

1.4电弧增材制造成形过程分析..4

1.5本文主要研究内容5

2试验设备及材料.7

2.1试验设备.7

2.2试验材料.8

3试验方法及结果分析..9

3.1单层单道熔积成形特点.9

3.2多层单道熔积成形特点.11

4熔积层层间组织与性能检测13

4.1熔积层金相组织分析13

4.1.1金相式样制备13

4.1.2熔积层显微组织特征13

4.2熔积层力学性能测试15

4.2.1显微硬度..15

4.2.2拉伸性能..18

结论20

致谢21

参考文献..22
1 引言1.1 课题背景及意义增材制造（Additive Manufacturing，AM）技术是在离散到堆积原理的基础上，通过 CAD三维设计软件设计零件的三维模型，再采用材料逐层堆积的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料切削加工，此技术是一种材料累加的制造方法，能够精确而又快速的实现复杂形体的制造[1-4]。由于增材制造技术近年来快速的发展以及其在制造方面显著的优势，受到了各国高度关注，同时被被《经济学人》专题报告誉为进入“第三次工业革命”的重要突破口[5]。进 20 年来，国际上增材制造技术得到了飞速的发展，美国显然成为掌握先进增材制造技术的国家，3D打印制造技术逐渐融入人们的生活，应用在医疗、食品、家俱、服装、建筑、教育、军事等领域，促生了许多新兴产业[6]。增材制造技术逐渐融入人们的生活，快速的改变着传统的生活方式和生产方式，人们可以用 3D 打印技术自己制造自己设计的东西，激发人们的创造活力，从而引领社会的发展。欧美等发达国家和发展中国家都将其作为战略性新兴产业，相继制定发展战略，投入人力资金，加大研发力度和推进产业化。2012 年 3 月 9 日，美国白宫宣布振兴美国制造业的计划，投资 10 亿美金帮助美国制造业进行体系改革，增材制造作为实现该项计划的三大背景技术之一，目的是通过改善增材制造的基础标准、原料和装备，从而实现创造性设计的小批量，低成本，高精度的数字化制造[7]。德国、英国、法国也相继推出了相关措施，同时也建立了增材制造研究中心。目前，我国也将增材制造纳入了国家重点扶持项目，拟定了增材制造技术发展线路图，展开了高密度的专研和讨论。面对航天航空国防军工等技术领域对零件部件性能、精度，低成本和高可靠性的要求，增材制造能够直接成形金属零件成为了国内外研究的热点。金属增材制造按热源可分为三类：激光[8]、电子束[9]和电弧[10]。在之前 20 年内的研究都是围绕以激光、电子束为热源的增材制造，通过不断地熔化或者烧结金属粉末来连续的逐层的制造形状复杂的结构零件，但是由于其原材料、热源的特点，激光、电子束增材制造技术在成形某些结构件的时候受到某些特定的限制而使得金属构件无法成形，并且其原材料、加工成本很高。因此现有的成形技术在成形大尺寸复杂结构件时表现出一定的局限性，