摘要：电弧增材制造(WAAM)技术在结构工程领域有着广泛的应用前景,具有生产效率高、设备成本低、材料利用率高和环境可持续性等优点。为了探究WAAM碳钢T形件连接节点的力学性能,设计一系列共12组由WAAM碳钢T形件、高强钢(HSS)T形件和高强螺栓组成的连接节点试件,通过试验研究螺栓线位置与螺栓排列方式对试件初始刚度、破坏模式及极限承载力的影响。采用三维激光扫描技术测量WAAM碳钢T形件相关几何参数,采用数字图像相关技术(DIC)辅助测量了T形件连接节点在加载过程中的位移响应。结果表明:WAAM碳钢T形件具有较好的力学性能,当螺栓线与腹板翼缘连接处距离减小时,试件的初始刚度与极限承载力均呈上升趋势,而失效模式均为预期的翼缘破坏,且螺栓未发生断裂。通过对比试验结果和现有设计规程计算结果,对相关计算方法的适用性与准确性进行评估,发现现有设计方法高估了试件的初始刚度,对破坏模式的预测较为准确,但对极限承载力的预测偏保守。最后,对已有计算模型进行修正,修正后的计算模型对连接节点极限承载力的预测效果较好。

摘要：电弧增材制造(WAAM)因具有合理的打印精度、较低的时间成本以及可生产大型复杂形状结构等优点,逐渐成为建筑行业一种有潜力的制造工艺。为了研究由于制造工艺和材料性能的差异引起的WAAM螺栓连接的基本力学性能差异和对WAAM钢的材料性能和螺栓连接的力学性能进行试验研究。共制作了24个不同打印方向的材性拉伸试件和72个不同尺寸、剪切面数与打印方向的WAAM螺栓连接试件。采用三维激光扫描技术测量试件尺寸,并进行静力拉伸试验和剪切试验。分析WAAM螺栓连接的破坏模式和承载力,研究打印方向对试验结果的影响。通过比较螺栓连接的破坏模式和承载力,进一步研究已有规范及文献计算方法对WAAM螺栓连接的适用性。结果表明:拉伸试件和螺栓连接试件在试验中均呈现各向异性现象,承载力的差异分别达到了10%和20%,材料各向异性对破坏模式产生了一定影响,导致有40%的具有相似尺寸但打印方向不同的成对试件呈现不同的破坏模式;由于WAAM钢材具有各向异性的特性及现有设计方法中未考虑倾斜承压破坏和端部撕裂两种破坏模式,使得现有规范无法准确预测WAAM螺栓连接的破坏模式和承载力。

摘要：为研究电弧增材制造(WAAM)不锈钢构件的受力性能,采用316L不锈钢材料,利用WAAM技术制作不同直径、高度和壁厚的圆管短柱试件,通过标准试件的拉伸试验获得材料基本力学性能;通过3D激光扫描进行几何测量,确定其几何参数和局部缺陷;通过短柱轴压试验,获得破坏形态,分析其与局部几何缺陷之间的关系,得到荷载-端部轴向位移曲线,进而分析轴压承载力的影响因素;并将轴压承载力试验结果与采用国内外钢结构设计规范预测结果进行对比分析。结果表明:相比普通钢管构件,WAAM圆管短柱的几何截面具有较大不规则性,局部几何缺陷也相对较大,最大偏差的平均值、最大值分别为0.27~0.75 mm、0.33~0.95 mm;轴压试验的所有WAAM圆管短柱均发生了局部屈曲,且屈曲最明显区域总体上对应于局部几何缺陷较大区域;WAAM圆管短柱的归一化轴压承载力为0.88~1.06,轴压承载力总体上随着径厚比的增大而降低,局部几何缺陷对承载力有一定影响;WAAM圆管短柱能达到欧洲EN-1993-1-4和美国AISC 370中所规定的轴压承载力要求,但多数试件无法达到我国DL/T5154—2002的轴压承载力要求。

摘要：高性能镁合金已成为运载装备轻量化的重要发展方向之一,而镁合金因其自身活泼的性质和较差的室温加工性,在传统制造技术中受到了很大限制。最近电弧增材制造技术因其沉积速率高、制造空间大、成形稳定、过程安全等特点成为高性能镁合金先进制备的重要手段之一。因此,系统综述了目前电弧增材制造镁合金的研究现状,重点综述了目前电弧增材制造技术以及其沉积态镁合金在成形、组织与性能上的特点。同时针对镁合金在制备过程中的热循环、热累积、性能薄弱等问题,总结了制备过程中的原位加工、镁合金焊丝设计、电弧成形精度控制与热处理优化等研究与现状。并根据已有研究指出了电弧增材制造镁合金存在的瓶颈问题并提出该领域需要发展与改进的方向。

摘要：高强铝合金因具有高强度、低密度、优异的延展性和抗腐蚀性,成为了航空航天和汽车应用零件最常用的金属材料之一。电弧增材制造技术具有快速原位成形制造复杂结构零部件的能力,非常适用于中型或大型高强铝合金铝部件的制造。本文综合分析了高强铝合金电弧增材制造工艺和设备研发现状、高强铝合金电弧增材的固有属性和缺陷以及主要的性能优化手段,讨论了组织和性能的固有特征和复合增材制造技术对组织和性能的影响。针对电弧增材制造高强铝合金不可忽略的本质冶金缺陷、特征性能需求和多种优化工艺的优劣等问题,提出了电弧增材制造高强铝合金综合评价体系、成分设计和丝材开发、专用热处理制度和复合增材制造技术的协同性等发展方向,以期为电弧增材制造高强铝合金的性能提升和应用推广提供重要参考。

摘要：采用SYSWELD软件建立了单道多层H13钢电弧增材制造的有限元模型,通过试验对该模型进行验证,模拟分析了不同层间冷却时间(60、90、150、300 s)下单道多层成形过程中的温度场、应力场及畸变量。结果表明,模拟得到的热循环曲线和应力分布曲线与实测结果相吻合,验证了有限元模型的可靠性;随着层间冷却时间的延长,成形件的散热条件变强,熔覆层中热量累积减弱,焊道重熔的次数减少,最大等效应力由434 MPa降低到403 MPa,畸变量由4.69 mm降低到3.15 mm。在层间冷却时间为300 s时,电弧增材成形件的熔覆区的平均硬度为512 HV0.2,为退火态基板平均硬度(215 HV0.2)的2.38倍,耐磨性比退火态基板提高了近6倍。

摘要：基于冷金属过渡的电弧增材制造技术制备了AZ31镁合金单道试样,测试了单道试样的焊道宽度和焊道高度。根据二次通用旋转组合试验设计与二次多项式逐步回归分析,建立了高度显著的焊道宽度和焊道高度与摆动宽度、焊接速度、送丝速度和基板温度等工艺参数间的关系式。结果表明,工艺参数对焊道宽度的影响主次顺序依次为摆动宽度、送丝速度、基板温度、焊接速度,对焊道高度的影响主次顺序依次为焊接速度、摆动宽度、基板温度、送丝速度。随摆动宽度的增大,焊道宽度逐渐增大,焊道高度逐渐减小;随焊接速度的提高,焊道宽度和焊道高度均逐渐减小;随送丝速度的提高,焊道宽度和焊道高度也随之同步增大;随基板温度升高,焊道宽度增大,焊道高度降低。

摘要：基于二次回归通用旋转设计试验方法对多向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数进行优化。建立了摆动工艺参数送丝速度、焊枪移动速度及单边摆动幅度与堆积金属宽度和高度之间的3D响应模型,并分析验证了模型的可靠性。研究了单个摆动工艺参数和摆动工艺参数交互作用对堆积金属宽度和高度的影响。利用建立的3D响应模型优化了六向钢节点电弧增材制造摆动工艺参数,采用优化的摆动工艺参数电弧增材制造六向钢节点,制造的六向钢节点平均尺寸偏差为±1.30mm,成形精度较高。

摘要：文中采用电弧增材制造技术加工得到304LN不锈钢,并对其微观结构和力学性能进行研究。用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对材料的微观组织进行观察;对试样进行单轴拉伸力学性能试验,同时选取传统铸造工艺得到的304LN与电弧增材制造的304LN的微观组织和力学性能进行对比。结果表明:电弧增材制造(WAAM)技术加工得到的304LN层与层之间存在晶轴晶区的过渡层,1%左右的球状铁素体均匀分布在奥氏体基体上,并存在晶内和晶界2种铁素体,与传统铸造304LN相比,电弧增材制造的304LN奥氏体基体晶粒更大且为柱状晶,电弧增材制造的304LN具有明显的[001]织构,这导致了电弧增材制造的304LN弹性模量远低于铸造等传统方式制造的304LN不锈钢的。

摘要：在增材制造过程中,金属内部的温度、应力演变对成型件质量有着重要影响。本文对电弧增材制造单层多道成型件进行堆焊实验与有限元分析,研究了单层多道成型件的热力演变规律,及沿长边单向、沿长边往复、沿短边单向扫描路径的温度场和应力场规律。结果表明,熔覆层表面的纵向应力释放能力优异,而横向应力数值相对稳定并在一定区域高于纵向应力;沿长边单向扫描的成型件表面散热效果最好,沿长边往复扫描次之,沿短边单向扫描最低;往复扫描可有效避免单向扫描息弧端处的应力集中,沿短边扫描的纵向应力小于沿长边扫描的,横向应力相反。在进行单层多道路径规划时,应权衡好纵向应力与横向应力的应力释放程度。