电弧增材制造成形控制技术的研究现状与展望

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1、第45卷第9期Vol．45No．92015年9月ElectricWeldingMachineSept.20151211熊俊，薛永刚，陈辉，张卫华（1.西南交通大学，四川成都610031；2.南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛，266111）摘要：电弧增材制造是低成本金属零件直接成形的重要研究方向之一。金属零件形貌的成形精度是评判成形质量的一个重要指标。从成形工艺特性、尺寸数学建模、过程控制等角度阐述了电弧增材制造成形控制技术的国内外研究现状；重点总结了基于视觉传感的电弧增材制造闭环控制技术的研究现状；分析了电弧增材制

2、造成形控制技术研究存在的关键问题；提出了未来电弧增材制造成形控制技术的研究内容和发展方向。关键词：电弧增材制造；成形控制；成形工艺；闭环控制中图分类号：TG444文献标志码：A文章编号：1001－2303（2015）09－0045-06DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2015.09.10Statusanddevelopmentprospectsofformingcontroltechnologyinarc-basedadditivemanufacturing1211XIONGJun，XUEYongg

3、ang，CHENHui，ZHANGWeihua（1.SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China；2.CSRQingdaoSifangCo.，Ltd.，Qingdao266111，China）Abstract：Arc-basedadditivemanufacturingtechnologyisoneofthemostsignificantresearchdirectionsinlowcostmetalpartsdirectfabrication.Formingaccuracy

4、ofthemetalpartsappearanceisanimportantindexforevaluatingtheformingquality.Domesticandoverseasresearchstatusofformationcontrolinarc-basedadditivemanufacturingareelaboratedfromtheaspectsofformingtechnologycharacteristics，geometrymodelingandprocesscontrol.Researchstat

5、usofclosed-loopcontroltechnologybasedonvision-sensinginarc-basedadditivemanufacturingisemphaticallysummarized.TheKeyproblemsofformingcontrolinarc-basedadditivemanufacturingareanalyzed，andfutureresearchcontentsaswellasdirectionsofthistechnologyarealsoproposed.Keywor

6、ds：arc-basedadditivemanufacturing；formingcontrol；formingtechnology；closed-loopcontrol0前言其列入国家重大专项并重点支持，同时开展高密度近年来，在资源节约及高效制造的背景下，基的展会和研讨会。随着航空航天、国防军工、轨道交于“加法”加工模式的增材制造技术在复杂形状薄通等关键技术领域对致密金属零件的性能、精度、[1]制造成本和周期的要求日趋苛刻，亟需开展相关研壁件的制造上呈现出广阔的应用前景。当前，金属零件增材制造技术从基础研究到应用开发都引起

7、究以突破并掌握金属零件直接成形技术。[2-4]在增材制造领域，以电弧作为热源的金属零件了世界各国学者的极大兴趣和广泛关注。与此同时，我国也制定了增材制造技术发展推进计划，将增材制造技术具有设备简单、材料利用率高、生产[5]效率高等优点。电弧增材制造技术采用电弧作为热收稿日期：2015-04-07；修回日期：2015-04-22源将金属丝材熔化，按设定成形路径在基板上堆积基金项目：四川省科技支撑计划项目（2015GZ0305）层片，层层堆敷直至金属零件成形。成形零件由全焊作者简介：熊俊（1986—），男，副研究员，博士，主要从

8、事电弧增材制造及焊接过程传感与控制方面的研究工作。缝金属组成，致密度高、冶金结合性能好、化学成分ElectricWeldingMachine·45·重点关注第45卷均匀、力学性能好。因此，电弧增材技术是低成本金属零件直接制造的重要研究方向。但是，电弧增材制造过程是以高温液态金属熔滴过渡的方