论文部分内容阅读
电弧熔丝增材制造技术是一种根据零件的三维模型,通过逐层堆积的方式,使用电弧作为热源熔化金属丝材得到构件的制造技术。其成形速度快,适用于大型、复杂构件的高效率、低成本的近净成形。然而电弧熔丝增材制造成形零件表面粗糙度高是亟待解决的问题。本文研究了激光对不同工艺参数下电弧形貌及尺寸的影响,优化了激光与丝材末端电弧的间距。分析了激光对熔池稳定性、堆积层形貌、构件表面粗糙度的影响规律。（1）激光可以约束稳定电弧。采用高速摄像系统观察激光作用于电弧前后的形貌变化,并利用图像处理软件测量电弧的尺寸,分析不同工艺参数下,电弧尺寸的变化。小规范参数（I=90A）时,激光与丝材末端电弧最适宜间距DLA为1mm,中规范参数（I=130A）时,激光电弧最适宜间距DLA为2mm,大规范（I=170A）时,激光电弧最适宜间距DLA为3mm。（2）激光可以提高熔池稳定性,减小熔池尺寸的波动,使得堆积层成形形貌更加齐整。采用高速摄像系统观察了熔池及电弧,用图像处理软件测量熔池及同一时刻电弧的尺寸,用三维测量系统测量堆积层的轮廓。相比于MAG作用而言,在不同规范参数下,由于激光对电弧的约束作用,使得电弧尺寸波动减小,相应的熔池尺寸更加稳定,堆积层的齐整度提高。此外验证了电弧与熔池及堆积层成形形貌具有密切关系,电弧尺寸波动越大,熔池尺寸波动也会越大,堆积层越不齐整。相反,当电弧越稳定时,熔池尺寸越稳定,堆积层越齐整,成形形貌越好。（3）激光作用于电弧后,电弧增材制造构件表面粗糙度减小,表面质量接近砂型铸造铸件的水平。相较于MAG作用而言,激光作用于电弧后,小规范（I=90A）参数下构件表面粗糙度Ra值由150.18μm降低到53.52μm,中规范参数（I=130A）下,构件Ra值由71.33μm降低到41.50μm,大规范参数（I=170A）下,构件Ra值由110.16μm降低到82.35μm。