步進填絲雙脈沖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：步進填絲雙脈沖TIG（TungstenInertGas）電弧增材熱質(zhì)傳輸過程是一種先進的增材制造技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文針對該技術(shù)中的熱質(zhì)傳輸過程及成形精度調(diào)控進行研究，主要通過建立模型，并對模型進行相應(yīng)的驗證。通過對該技術(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，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，因此需要對其熱質(zhì)傳輸過程進行建模及調(diào)控研究。

2.步進填絲雙脈沖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，通過電弧點對工件進行預(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，通過電弧點對工件進行熔化填充。

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)纫蛩兀牒线m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實驗驗證

通過實驗驗證建立的模型。選取合適的材料、工藝參數(shù)，進行實驗，并測量相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)。將實驗數(shù)據(jù)與模型計算結(jié)果進行比對，驗證模型的準確性。

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

基于模型計算結(jié)果，分析步進填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸過程中的溫度分布情況。確定溫度對成形精度的影響因素，例如越過某一溫度臨界值會導(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，對熱質(zhì)傳輸過程進行控制，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填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸過程模型，并進行實驗驗證，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，可實現(xiàn)對成形精度的控制。該研究為后續(xù)步進填絲雙脈沖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，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填絲雙脈沖TIG電弧增材熱質(zhì)傳輸過程模型和實驗驗證，我們深入分析了溫度分布情況，并確定了溫度對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。這項研究為后續(xù)步進填絲