机械工程材料

作者：贾剑平, 骆敏, 李虹钢

关键词：CMT电弧增材制造, 温度场, 动态热源模型, 层间冷却时间, 基板预热温度

基于冷金属过渡（CMT）高频熄弧的特性,在双椭球热源模型的基础上建立了动态热源模型,采用ABAQUS软件建立了高强钢CMT电弧增材制造单道十层成形件的有限元模型,对成形过程中的温度场进行模拟,并与试验结果进行对比；采用模拟方法研究了层间冷却时间（30,60,90?s）和基板预热温度（20,200,300?℃）对温度场的影响规律。结果表明：模拟得到基板表面距焊道中心20.5?mm处的热循环曲线的变化趋势与试验结果基本一致,波峰和波谷温度的相对误差均在10％以内,证明了模型的准确性。沉积下一层时仅对前一层起到重熔作用；在沉积过程中,熄弧端的峰值温度高于起弧端,而在冷却过程中,两端温度差逐渐降低。随着层间冷却时间的延长,熔池最高温度降低且熔池存在的时间变短,在冷却阶段的冷却速率增大但其增大的程度降低,成形件两端温度差降低,最佳层间冷却时间为90?s；随着基板预热温度的升高,熔池的最高温度和熔池尺寸均增加,最大波谷温度差先减小后增大,在基板预热200?℃条件下,成形件的最大波谷温度差最小,温度分布更加均匀。

来源：2024年第7期

《机械工程材料》期刊编辑部

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