步進(jìn)填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸過程建模及成形精度調(diào)控

步進(jìn)填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸過程建模及成形精度調(diào)控

摘要：步進(jìn)填絲雙脈沖TIG（TungstenInertGas）電弧增材熱質(zhì)傳輸過程是一種先進(jìn)的增材制造技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文針對(duì)該技術(shù)中的熱質(zhì)傳輸過程及成形精度調(diào)控進(jìn)行研究，主要通過建立模型，并對(duì)模型進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)證。通過對(duì)該技術(shù)的研究，可以為后續(xù)工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1.引言

步進(jìn)填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸是一種利用電弧加熱的方式，在材料表面沉積金屬顆粒以實(shí)現(xiàn)零件的增材制造的技術(shù)。該技術(shù)具有高效、高質(zhì)量、靈活等特點(diǎn)，在航空、航天、汽車、能源等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，由于其過程復(fù)雜，成形精度調(diào)控受到一定限制，因此需要對(duì)其熱質(zhì)傳輸過程進(jìn)行建模及調(diào)控研究。

2.步進(jìn)填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸模型建立

2.1電弧特性分析

首先，分析步進(jìn)填絲雙脈沖TIG電弧的特性。該電弧由于雙脈沖方式的應(yīng)用，在升脈沖期間供應(yīng)高電流，使鎢電極表面溫度升高，通過電弧點(diǎn)對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱；而在降脈沖期間，供應(yīng)低電流，使鎢電極表面溫度下降，通過電弧點(diǎn)對(duì)工件進(jìn)行熔化填充。

2.2熱傳導(dǎo)方程建模

根據(jù)熱傳導(dǎo)方程建立步進(jìn)填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸模型?？紤]到電弧功率、電弧能量傳輸?shù)纫蛩?，引入合適的邊界條件，通過數(shù)值方法求解得到電弧及熱質(zhì)傳輸?shù)臏囟确植肌?/p>

2.3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證建立的模型。選取合適的材料、工藝參數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并測量相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。

3.成形精度調(diào)控及工藝優(yōu)化

3.1熱質(zhì)傳輸過程分析

基于模型計(jì)算結(jié)果，分析步進(jìn)填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸過程中的溫度分布情況。確定溫度對(duì)成形精度的影響因素，例如越過某一溫度臨界值會(huì)導(dǎo)致熔池形狀的變化。

3.2脈沖參數(shù)優(yōu)化

通過調(diào)整脈沖參數(shù)，如升脈沖寬度、降脈沖寬度、升降脈沖頻率等，控制電弧的特性和能量傳輸，以優(yōu)化熱質(zhì)傳輸過程并提高成形精度。

3.3填絲速度優(yōu)化

通過調(diào)整填絲速度，對(duì)熱質(zhì)傳輸過程進(jìn)行控制，避免過快或過慢引起的成形精度問題，并尋找合適的填絲速度范圍。

4.結(jié)論

本研究通過建立步進(jìn)填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸過程模型，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，探究了該技術(shù)的熱質(zhì)傳輸過程及成形精度調(diào)控。通過優(yōu)化脈沖參數(shù)和填絲速度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)成形精度的控制。該研究為后續(xù)步進(jìn)填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸?shù)墓に噧?yōu)化提供了理論依據(jù)。同時(shí)，該技術(shù)的應(yīng)用也有望為航空、航天、汽車、能源等領(lǐng)域的零件制造提供更高效、高質(zhì)量的解決方案通過本研究建立的步進(jìn)填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸過程模型和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，我們深入分析了溫度分布情況，并確定了溫度對(duì)成形精度的影響因素。通過優(yōu)化脈沖參數(shù)和填絲速度，我們成功地控制了熱質(zhì)傳輸過程，提高了成形精度。這項(xiàng)研究為后續(xù)步進(jìn)填絲