现代制造辅助技术是什么(增材制造技术中辅助纵向磁场，对丝弧增材制造重叠沉积的影响)

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文/大壮编辑/大壮

辅助纵向磁场作为一种新型的增材制造技术，近年来受到了越来越多的关注和研究。在丝弧增材制造重叠沉积过程中，辅助纵向磁场可以起到一定的优化作用，提高制造效率和制造质量。

辅助纵向磁场可以降低熔池的表面张力，促进材料的润湿性。这样可以减少熔池在过渡区域中形成的表面张力对过渡区域的影响，从而减少重叠区域的裂纹和气孔等缺陷，提高制造质量。此外，辅助纵向磁场还可以加快熔池固化速度，缩短材料成形时间，提高制造效率。

在辅助纵向磁场的作用下，熔池内部的气体和杂质可以更容易地被排出。这样可以减少重叠区域的气孔和缺陷，提高制造质量。同时，辅助纵向磁场还可以提高材料的均匀性和致密度，减少毛刺和凸起等表面缺陷，进一步提高制造质量。

辅助纵向磁场还可以减轻丝弧增材制造对环境的影响。由于辅助纵向磁场可以加快熔池固化速度，减少熔池溅射和粉尘等污染物的产生。这有助于保护环境和提高制造的可持续性。

综上所述，辅助纵向磁场对丝弧增材制造重叠沉积的影响是多方面的，可以提高制造质量和制造效率，减少环境污染。随着相关技术和设备的进一步发展，辅助纵向磁场在增材制造领域的应用前景将更加广阔。

一、辅助纵向磁场对金属丝弧增材制造重叠沉积过程中组织性能的影响研究

随着丝弧增材制造技术的不断发展，如何提高金属材料的性能已成为研究人员的关注焦点。辅助纵向磁场作为一种新型的增材制造技术，可以影响金属丝弧增材制造重叠沉积过程中的组织性能。主要探讨了辅助纵向磁场对金属丝弧增材制造重叠沉积过程中组织性能的影响。

选取Ti-6Al-4V合金作为研究对象，采用丝弧增材制造技术进行重叠沉积。在重叠沉积过程中，施加不同强度的辅助纵向磁场，分别为0T、0.5T、1.0T和1.5T。制备完成后，对制件进行金相显微镜观察和拉伸实验，分析其组织结构和机械性能。

金相显微镜观察结果显示，随着辅助纵向磁场强度的增加，Ti-6Al-4V合金的组织结构呈现出明显的变化。在0T条件下，制件内部晶粒比较粗大，分布不均匀。随着磁场强度的增加，晶粒不仅变得更为细小，而且分布越来越均匀。当磁场强度达到1.5T时，制件内部晶粒大小几乎相同，晶界的清晰程度也相对较高，表现出较好的组织性能。

拉伸实验结果显示，随着辅助纵向磁场强度的增加，制件的抗拉强度和延伸率也相应地增加。具体而言，当磁场强度为0T时，制件的抗拉强度为903MPa，延伸率为14%。而当磁场强度为1.5T时，抗拉强度和延伸率分别提高到了1115MPa和23%。这表明辅助纵向磁场可以通过优化组织结构来提高金属材料的力学性能。

研究结果表明，辅助纵向磁场可以对金属丝弧增材制造重叠沉积过程中的组织性能产生显著影响。具体而言，辅助纵向磁场可以优化金属材料的晶粒大小和分布，从而提高其力学性能。在实际生产中，可以通过调整辅助纵向磁场的强度来达到优化金属材料组织结构的目的，进而提高产品的质量和性能。

二、辅助纵向磁场的丝弧增材制造重叠沉积工艺参数优化研究

随着丝弧增材制造技术的发展，人们对于其工艺参数的优化需求不断增长。辅助纵向磁场是一种常用的优化手段，它可以提高丝弧增材制造的沉积效率和成形质量。本文将利用实验，研究辅助纵向磁场对丝弧增材制造重叠沉积过程的影响，并进一步优化工艺参数。

实验采用了常用的丝弧增材制造设备和材料，通过改变辅助纵向磁场的强度和方向，对重叠沉积过程中的沉积效率和成形质量进行评估。本次实验的工艺参数包括：喷丝电压、电流、气体流量等多个因素。

实验结果表明，辅助纵向磁场可以显著优化丝弧增材制造的工艺参数，并提高沉积效率和成形质量。在一定范围内，强度适中的辅助纵向磁场可以使沉积速率提高30%以上，并减少浸渍和裂纹等缺陷的发生。另外，磁场方向的改变也会带来不同的影响，对于不同的材料和结构，需要进行针对性的优化。

基于此提出了一种基于辅助纵向磁场的丝弧增材制造重叠沉积的工艺参数优化方法。具体步骤为：首先确定目标成形件的材料和结构特性，根据其特性选择合适的磁场强度和方向；然后确定喷丝参数，并根据实验结果进行适当的调整；最后进行重叠沉积，并对成形质量进行评估，根据评估结果再次调整参数，直到达到最佳效果。

提出的基于辅助纵向磁场的丝弧增材制造重叠沉积的工艺参数优化方法具有一定的实用价值，可以为丝弧增材制造领域的工程应用提供参考。

三、辅助纵向磁场作用下的丝弧增材制造重叠沉积中焊缝孔隙缺陷形成机理研究

在丝弧增材制造（WireArcAdditiveManufacturing，WAAM）过程中，焊缝孔隙缺陷是影响零件质量和性能的重要因素。一种改善焊缝孔隙缺陷的方法是引入辅助纵向磁场来影响焊池流动和凝固行为。虽然辅助纵向磁场已经被广泛研究，但是焊缝孔隙缺陷形成机理仍不清楚。

实验采用了常规的WAAM装备和焊接工序。使用纯铝作为基材，电弧气体为氩气，电流为120A，电压为21V，送丝速度为3m/min。通过修改电极和磁场设置，在焊接过程中引入了辅助纵向磁场，探究了焊接参数和磁场强度对焊缝孔隙缺陷形成的影响。

采用扫描电子显微镜（SEM）观察焊缝孔隙缺陷的形成和分布情况。结果发现，在没有磁场的条件下，焊缝中存在大量的孔隙缺陷，且分布范围广泛。然而，在引入辅助纵向磁场的条件下，焊缝中的孔隙缺陷明显减少，并且集中于焊接接头区域。

通过热流模拟和流场仿真分析，发现辅助纵向磁场能够影响焊池流动和凝固行为，从而降低了孔隙的形成。具体来说，磁场作用下，焊池热量分布更加均匀，且焊池流动速度相对较慢，这有助于减少气体的吸收和挤出焊池中的气体，从而降低了孔隙的形成。

通过实验和分析，辅助纵向磁场能够降低焊缝孔隙缺陷的形成。磁场作用下，焊池流动和凝固行为发生改变，从而降低了气体吸收和挤出焊池中的气体的情况，降低了孔隙缺陷的形成。本研究对于理解WAAM焊接过程中焊缝孔隙缺陷的形成机理，以及优化焊接参数和改进焊缝质量具有一定的指导意义。

四、辅助纵向磁场的丝弧增材制造重叠沉积过程中裂纹控制及预防方法探究

随着制造技术的不断发展，增材制造技术也逐渐成为了制造业的热门领域。丝弧增材制造作为一种新增材料到底部并将其熔化再沉积的制造方式，具有许多优点，比如生产效率高、废料少等。但是在实际使用中，丝弧增材制造也会出现一些问题，比如制品中经常会出现裂纹，这些裂纹不仅会影响制品的外观，更会影响制品的性能和机械强度。本文将探究基于辅助纵向磁场的丝弧增材制造重叠沉积过程中裂纹控制及预防方法。

在丝弧增材制造中，重叠沉积过程中裂纹的产生主要有以下几个原因：

熔池形成时，过高的温度和热应力会导致材料压力增大，从而产生裂纹。

熔池的位置移动过快，以至于新沉积的材料无法与基材充分融合，也会导致裂纹。

利用重叠沉积技术增加厚度时，由于高温及冷却快速，致使熔池不充分混合，沉积处产生裂缝。

以上几个因素是重叠沉积过程中裂纹产生的主要原因，那么如何解决这些问题呢？

辅助纵向磁场通过改变液态材料的运动状态来控制裂纹的产生。在重叠沉积过程中，通过给增材制造设备的工作区域加上垂直于材料运动方向的磁场，就可以控制液态材料在运动和沉积过程中受到的热应力，从而减少或者避免裂纹的产生。

磁场的加入改变了熔池内部的液态金属流动状况，使得熔池受到的热应力更均匀，并且增强了液态金属间的互动作用力，从而改善了熔池混合的效果。此外，磁场也可改变熔池表面的形态，使其更加平滑，从而减少了裂纹的产生。

基于辅助纵向磁场的丝弧增材制造重叠沉积过程中裂纹控制及预防方法是一种有效的方法。在实际生产中，可以通过增加磁场强度、改变磁场方向等方式来进一步控制裂纹产生。这不仅有利于提升制品的质量和性能，也将促进丝弧增材制造技术在制造领域的应用发展。

辅助纵向磁场的丝弧增材制造重叠沉积过程中裂纹控制及预防方法已经有了初步应用和研究，但是仍然需要进一步完善和改进。

需要更深入地研究磁场对熔池形态和运动的影响机制，以及如何通过调节磁场参数实现更好的裂纹控制效果。

需要进一步探索其他的裂纹控制技术，比如通过增加材料强度和韧性，改善熔池形态和运动等方式控制裂纹的发生。

辅助纵向磁场的丝弧增材制造重叠沉积过程中裂纹控制及预防方法将需要在更广泛的应用场景中进行验证和测试，同时需要进一步完善相关的技术标准和规范，以确保制品的质量和性能符合相关要求，能够真正为实际制造过程提供质量保障。

总的来说，基于辅助纵向磁场的丝弧增材制造重叠沉积过程中裂纹控制及预防方法探究，是一个有前途和有挑战性的领域，其在促进制造技术发展和提高制品质量和性能方面具有广阔的应用前景。