基于层间堆积模型的双金属弧焊成型工艺研究

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1、硕士学位论文基于层间堆积模型的双金属弧焊成型工艺研究StudyonTechnologyofBimetalWeldingPrototypingBasedonSingle-pass．Multi-layerModel作者姓名：廑壑良学科、专业：挝抖连接堇盔学号：至!QQ墨幽完成日期：2013—05—05大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发

2、表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文题卧一劣3驯逸幽霉廷岛孤烙删作者签名：—————‘琵爿舡日期：—五吐∑年—善月≥Q日大连理工大学硕士学位论文摘要弧焊快速成型工艺具有成本低、效率高、性能好等一系列优点，在金属制造领域拥有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。铜一钢双金属零件因降低了使用成本同时具备优异的综合性能在各行业中广泛应用，然而采用传统的离心铸造、爆炸焊、轧制、冷加工等工艺虽然在特定条件下也能完成双金属制造过程，但大多受限于零件的具体形

3、状和特定材料，甚至性能不能满足服役条件；新型的快速成型工艺如喷射沉积、激光沉积等虽能成型性能良好、形状复杂的双金属零件，但因成本较高而得不到广泛应用。因此，将弧焊成型工艺引入铜一钢双金属制造中具有重大的现实意义。本文选用低碳钢、硅青铜作为成型材料，基于层间堆积物理模型，先后采用低碳钢．硅青铜和硅青铜．低碳钢两种不同堆积次序成型双金属墙体零件。通过试验研究，对成型参数进行具体设计，之后研究界面附近微观结构特征和零件的力学性能特征，同时对层间堆积模型的工艺特征进行分析并改进。研究表明，低碳钢．硅青铜墙体成型过程中，在既定的低碳钢尺寸下，为同时确保成型质

4、量和效率，采用适中的焊接参数较为理想。低碳钢一硅青铜界面存在一个宽约12gm混合过渡区，该混合区的组织为典型的Ct(Fe)+￡(Cu)的双相混合物；铁元素以溶入的小颗粒相和大块飞溅两种形式存在于混合区和硅青铜一侧；硅元素由于物理和化学两方面的原因，在铁元素出现的地方发生富集；低碳钢一硅青铜过渡方式可以形成具有优良力学性能的接头，平均拉伸强度和延伸率可以分别达到305MPa和48．5％。与前者不同，硅青铜．低碳钢墙体堆积成型过程中极容易出现裂纹和坍塌外流等成型缺陷，试验证实热输入应控制在390J．mm。1以内才能控制宏观缺陷的产生。但过小的热输入也会

5、造成不利影响，分析认为小热输入虽然可以减缓铜进入低碳钢-N但不可能完全杜绝，同时热输入太小会造成后续的热处理作用减弱，使得应力得不到有效释放，最终导致裂纹的产生。因此在硅青铜．低碳钢的层间堆积过程中，应在阙值内尽量提高热输入，成型的墙体零件才可以达到与低碳钢一硅青铜墙体相同的力学性能特征。本文还尝试在短层间冷却时间条件下制造单道多层零件，通过控制工艺参数成功成型了30层无缺陷空心圆筒零件；通过在MIG电弧中引入激光可以成型40。斜面墙体零件，且表面质量良好，为金属零件层间堆积成型提供了一种新的工艺手段。关键词：弧焊快速成型；层间堆积模型；铜一钢双金

6、属；微观特征；力学性能；激光-MIG复合热源基于层间堆积模型的双金属弧焊成型工艺研究StudyonProcessesandPropertiesofManufacturingSingle．passMulti-layerBimetalApplyingWeldingPrototypingAbstractWeldingprototypingshowsawideapplicationprospectsinthemetalmanufacturingfield，duetoaseriesofcharacteristics，forexample，lowcost，hi

7、ghefficiency，goodproperties，andSOon．Composedstructureofcopperalloyandsteelcaneffectivelyreducethecostandsatisfytheapplication，whichiswidelyusedinmanufacturingfield．Nowadays，sometraditionalmethodsforbimetalfabricationcanbeselected，whicharecasting，explosivewelding，rolling，extrus

8、ion，andSOon．Butmostofthemarelimitedtospecificshapeandmaterial