本科毕业设计说明书 第 I 页

目 次

1 绪论 1

1。1 课题背景及意义 1

1。2 增材制造技术概况 1

1。3 等离子弧增材制造技术的优势 2

1。4 本课题主要研究的内容 2

2 机器人等离子弧增材制造系统及其设备 3

2。1 弧焊机器人-变位机等离子电弧增材制造系统 3

2。2 机器人-变位机系统 3

2。3 等离子弧金属增材成型系统设备 5

2。4 等离子电弧形式及电弧切换原理 6

2。5 本章小结 7

3 不锈钢等离子弧增材制造成型特性试验研究 8

3。1 等离子单道堆覆工艺参数确定 8

3。2 不锈钢等离子弧增材制造成型试验过程 8

3。3 不锈钢增材制造工艺参数及成型特性 9

3。4 本章小结 11

4 不锈钢直壁体多道多层堆覆件显微组织分析及硬度测试 12

4。1 不锈钢直壁体显微组织观察 12

4。2 不锈钢直壁体硬度测试 15

4。3 显微硬度测试结果分析 15

4。4 本章小结 16

结 论 18

致 谢 19

参考文献 20

1 绪论

1。1 课题背景及意义

增材制造技术是以数字模型为基础,通过程序的控制，将材料逐层堆覆，由线到面再成体， 最终制造出所需要实物的技术［1］。采用这种技术可以提高材料的利用率，缩短制造周期，提 高企业的生产效率，制造出来的零件也易于修复。从上世纪增材制造技术发展以来，各个国 家都在积极研究运用这项技术，为国家工业的发展投入了很大的人力物力财力，目前这项技 术已经广泛应用到航空、家电、医疗、建筑模型、军事装备和机械等行业［2-3］。

本课题将进行不锈钢薄壁构件的等离子弧增材制造成型试验研究，利用等离子弧热源实 现不锈钢薄壁构件的快速沉积成型，研究不锈钢薄壁构件多道多层堆覆之间的规律，实现大 型构件的快速成型，提高焊接工艺质量，缩短制造周期，提高企业的生产效率，为企业提供 完善的生产工艺参数，具有较高的研究价值。

1。2 增材制造技术概况

制造行业对增材制造技术提出的理想目标是能够快速并直接制造出金属零部件。在上世 纪，增材制造思想刚刚确立时，研究工作者就已经开始研究各种快速制造金属零部件的方法 了，随着工艺的发展逐渐实现了金属部件的制造［4］。

电弧增材制造技术所需要的材料为金属材料，材料的添加形式主要为粉末添加和焊丝添 加［5］。当采用以粉末基金属增材制造工艺时，是将粉末平铺在工作台上，采用激光热源对其 加热使其烧结或熔化，沉积出片层状的金属，之后循环重复此过程，最终制造出所需要的金 属零部件［6］。当采用丝材基金属增材制造工艺时，通过不断传送丝材，丝材经过热源作用熔 化与工件形成紧密结合，通过材料堆积形成零部件［7］。丝材基金属增材制造技术通常采用的 热源有两种，为激光和电弧［8］。但是激光填丝增材制造工艺在成型件的塑形、强度和金属沉 积效率上要比电弧填丝金属增材制造工艺低一些，因此主要是研究在电弧增材制造技术，在 今后电弧增材质造技术会具有广阔的应用空间[9]。电弧的热源主要分为三种，分别为熔化极 电弧、等离子弧、钨极氩弧。研究的方向主要集中在控制几何尺寸和工艺参数堆覆成形、力 学性能和微观组织、特定几何形状构件的增材制造研究［10］。