华中科技大学张海鸥教授团队科技进展：大型整体结构增等减材一体化制造工艺及装备(2)
时间:2022-09-06 19:29 来源:大型整体结构增等减材 作者:admin 点击:次
5、多丝多枪等离子/电弧微锻造柔性紧凑机构研制 飞机承力框、钛合金吊挂外后接头皆为变壁厚复杂形状零件，其制造策略为变方向自适应切片与多姿态熔积轨迹。为保证微锻造随熔积成形轨迹同步运动且适应制件飞机承力框、钛合金吊挂外后接头和工装的几何约束条件，需要设计可变自由度和加载方向的柔性紧凑加载机构。设计多向微锻机构可根据成形区相对于工件截面的形状和位置，来自动设定工作辊的个数和加力方向，自由变更机构的拓扑构态和自由度，而且该机构要随工件断面形状的变化与数控机床及转台同步协调运动。  △微型变胞轧制机构机械原理图  △电弧微铸锻铣复合增材制造总体研究方案 三、主要创新性成果 1、研制了大型整体结构等离子弧/电弧高效优质增材制造装备 图4为双丝等离子弧熔丝增材制造装备，由SBIPMI-500TL直流等离子电源、ThermacutPWM300等离子焊枪、ET2016送丝机、及自制双送丝装置等组成，100%ED时最大电流280A，60%ED时最大电流350A，可适用钛合金、高强不锈钢、超高强钢材料。在非热丝条件下，对钛合金TC4、高强不锈钢15-5PH、超高强钢A-100进行极限效率试验，钛合金TC4、超高强钢A-100、高强不锈钢15-5PH的增材成形效率分别为6.41kg/h、11.42kg/h、11.34kg/h。  △机床-机器人双枪双丝协同电弧熔丝增材制造装备 2、开发了等离子弧/电弧增材制造过程控制和在线质量检测系统 基于增材制造制件实时监测结果，优化制造轨迹，控制制造温度与变形，同时传感器实时采集送丝速度、电压、电流、气体流量等工艺参数信息，并与设定参数对比，监测成形过程中的稳定性；对成型中的焊道形貌、焊道温度、熔池形貌、熔池温度进行监测，通过数据分析处理系统综合处理，保证电弧及成型焊道的稳定性；对微铸锻实时进行APC与AGC结合的轧制控制，确保性能、形貌、变形的可控。  △电弧增材工艺参数监测系统 四、应用情况与效果 针对大型整体结构，武汉天昱智能制造有限公司开展了等离子弧/电弧增材制造技术应用验证研究，突破大型整体结构工艺毛坯优化设计、变形控制、过程监控等关键技术，形成工艺毛坯、工装实物、工艺方案、样件实物等研究成果，包括钛合金TC4吊挂外后接头样件2件、超高强钢A-100吊挂盒段底梁结构样件1件、铝合金飞机承力框样件1件、低碳钢吊挂盒段底梁结构模拟件1件、低碳钢吊挂盒段底梁结构模拟件1件。  △钛合金TC4吊挂外后接头和超高强钢A-100钢吊挂盒段底梁  △铝合金飞机承力框 |