传感技术和数据分析工具的最新进展已显着加速了电弧添加剂制造(WAAM)系统的开发。这种以数据为中心的方法强调了在整个生产过程中可用的传感器数据以优化性能。广泛的数据分析的集成为改善精度,减少废物和提高生产零件的质量提供了机会。此方法依赖于AI/ML模型和优化技术,这些技术是使用从各种来源收集的数据(包括原位传感器,前坐姿成像和制造过程参数)开发的。这些数据的质量和多样性以及不同数据流(通过时空注册实现)之间的对齐对于成功开发AI/ML和优化模型至关重要。在这项工作中,我们提出了在矩形块沉积过程中生成的时空注册数据集。数据集包括对沉积过程,过程参数,焊接特性和原位收集的声学数据的全面描述以及构建的X射线计算机断层扫描数据。
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摘要。使用定向能量沉积 (DED) 工艺(例如电弧增材制造 (WAAM))制造零件时,需要确定沉积路径和操作参数(送丝速度、焊枪速度、能量)。虽然操作参数会影响制造的焊珠的几何形状,但沉积轨迹会影响这些焊珠排列以填充目标形状的方式。焊珠几何形状对热条件(难以准确管理)的强烈依赖性使得选择适当的参数变得复杂。可以通过多种方式解决该问题,本文提出了一种根据零件的当前状态(模拟或测量)和制造或几何约束确定轨迹和操作参数的方法。提出的方法分为两个阶段:
摘要在制造组件中使用电弧添加剂制造,需要特定的冷却时间来防止结构和几何畸变过热。目前,这些冷却时间是根据某些层间温度下的经验插入的,从而降低了可重复性,导致不需要的组件特性并增加了过程时间。在此贡献中,使用无效元素方法来计算添加性制造组件的温度演化。这允许优化过程参数,这些过程参数(在我们在此处的考虑中)是焊接速度和每一层的冷却时间,以减少总过程时间,同时实现了足够的组件属性。优化是使用无梯度的Nelder-Mead-Mead-Mead算法进行的,其中通过惩罚函数考虑了过程参数的某些约束。为了获得合理的仿真结果,预先使用实验数据对实验设置的温度依赖性传热进行了建模和校准。很明显,与无梯度优化过程结合使用的热元素模拟是对线弧添加剂制造进行优化的过程参数的合适数值工具。优化的过程参数满足了有关制造成分冷却的某些要求。此外,与手动选择的参数相比,优化参数可以显着减少过程时间。在我们的示例中,这约为48%。
摘要:在电线和弧添加剂制造(WAAM)和融合焊接中,在制造过程中可能会发生各种缺陷,例如孔隙度,裂纹,变形和融合。这些对机械性能有很大的影响,也可能导致服务过程中的制造零件失败。可以使用非破坏性测试(NDT)方法识别这些缺陷,以免受到检查的工件受到损害。本文提供了有关WAAM和融合焊接各种NDT技术的全面概述,包括带有空气式光学麦克风,光学发射光谱,激光诱导的分解光谱的激光 - 声学发射,激光摄影的监测和示例均可探测,还可以触发何处。示波器。此外,还提供了新的研究,其操作原理和执行这些技术所需的设备。可以通过NDT方法识别的最小缺陷大小是从先前的学术研究或公司进行的测试中获得的。在WAAM和融合焊接应用中使用这些技术使检测缺陷并迈出一步迈向高质量最终组件的生产。
结构。此外,与基于粉末的AM技术相比,使用电线作为原料相比,在制造过程中,与安全有关的风险水平降低了。WAAM技术可以通过使用铝,钢和钛和功能分级的材料等多种合金来用于制造简单和复杂的零件。5除了制造新零件外,WAAM技术还促进了损坏的结构的修复,作为更换整个组件的替代方法。6,7类似于所有AM技术,以及WAAM提到的所有优点,此技术也可能涉及一些缺点。这种制造方法的主要缺点是可能在所构建部分的外表表面相对较高的粗糙度和尺寸的不准确性,可能会施加进一步的沉积后处理,例如表面加工,高压力滚动等。WAAM技术自1990年代以来就已经开发和研究,目前已被航空航天和汽车等几个行业采用,用于制造工业规模的组件。8,9近年来已经进行了进一步的发展,以通过打印大规模的桥梁从组件大小到结构水平的WAAM构造部分的规模。10,为了探索WAAM技术对大型结构的低成本制造的适用性,在各种载荷条件下和不同环境中,必须完全表征由常规钢制成的WAAM建筑零件(即相对便宜)。对于在服务过程中,工程组件或结构在服务过程中受到重复负载周期的工业应用,例如海洋结构,疲劳评估是设计和生活评估阶段的关键考虑。11 - 13尤其是出于生活预测目的,研究材料的疲劳行为至关重要,以更好地了解此类组件中的损害演变和失败行为。因此,必须对由各种合金制成的WAAM构建组件的疲劳行为进行可行性研究,以检查WAAM技术和特定合金在工业应用中的适用性,其中组件或结构受到重复的环状应力。虽然在WAAM建造的零件14,15且偶尔不锈钢的WAAM建造零件中提供了一些有限的疲劳裂纹增长(FCG)数据,但更有效的低碳钢的疲劳响应尚未探索,尚待在诸如Off-Shore off-Shore off-shore wind之类的较不安全临界行业中应用。知道钢合金是在离岸应用中制造金属结构中使用的最合并的材料类型,对WAAM建筑零件的FCG行为进行了进一步研究
图3 WAAM系统。(1)IRB 2600; (2)旋转协同5000 CMT焊机; (3)VR 7000 CMT电线馈线; (4)CMT火炬; (5)CCD相机; (6)3D配置文件扫描仪; (7)红外温度传感器; (8)2-DOF工件