双电弧冷金属过渡高效增材制造工艺与机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875213
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0508.成形制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The proposed double wire cold metal transfer aims at solving problems such as excessive heat input and poor molding precision during additive manufacturing of aluminum alloy, stainless steel, and nickel-base alloy.. Combined with numerical simulation and experiments, the interaction between double arc, the mechanism of metal transfer, and stability of metal transfer during double wire cold metal transfer additive manufacturing are studied. The prediction models of solidification structure and mechanical properties are established based on the heat transfer and fluid flow model. Using synergistic control of integrated power supply, which controlled amplitude and frequency of CMT wire feeding and trapezoid wave or sine wave modulated double-pulsed current waveform, the support vector machine model and fuzzy control algorithm are setted up for welding current, welding speed, wire feeding rate and deposition layer dimension, and the process optimization of additive manufacturing is achieved.. The prime novelty of the project include:Combined the control technology of cold metal transfer by using new modulated double-pulse with high speed, high efficiency and double arc manufacturing, the heat input is reduced and the deposited efficiency of arc additive manufacturing is increased; Combined a customized wire-feeding machine, which is made in China with an integrated double arc welding power supply, which a single DSP is built-in, the control technology of different waveforms is realized flexibly by autonomous programming.. The research results of the project would provide a theoretical basis for probing the process mechanism of double arc cold metal transfer, high efficiency manufacturing, and also provide newly scientific methods and support for large metallic components with perfect structure and excellent performance.
项目采用双电弧冷金属过渡方法解决铝合金、不锈钢和和镍基合金增材制造中存在的热输入过高和成型精度低等问题。利用数值模拟和工艺试验相结合研究双丝冷金属过渡的双电弧相互作用及金属熔滴过渡机理和稳定性,并基于热传递与液体流动模型建立凝固组织和机械性能预测模型。利用一体化电源对送进回抽送丝幅度、频率与梯形波或正弦波调制双脉冲焊接电流波形的协同控制,建立焊接电流、焊接速度和送丝速度与沉积层尺寸的支持向量机模型及模糊控制算法,实现增材制造的工艺优化。项目创新地将新型双脉冲调制的冷金属过渡控制技术和高速高效双电弧增材制造相结合,降低电弧增材的热输入和提高其熔敷效率;采用定制国产振康回抽型送丝机,与内置DSP的一体化双丝电源结合,通过自主编程灵活实现不同波形的控制技术。项目研究成果可为透视双电弧冷金属过渡高效增材制造的工艺机理提供理论基础,为获得结构健全及性能优异的大型金属构件提供新的科学方法和手段。

结项摘要

课题组在国家自然科学基金的资助下,经过4年的研究工作,严格按照申请书制订的研究工作计划进度开展课题的攻关,通过对单丝铝合金单双脉冲电弧增材制造熔池的温度场和流速场仿真,阐述沉积过程晶粒细化的机理;通过对单丝和双丝电弧增材制造不锈钢薄壁件的研究,为双电弧冷金属过渡高效增材制造的工艺机理提供理论基础、并对工艺参数进行了优化;在基于CMT+P模式下,研究不同焊接线能量输入,对于焊缝成型质量的影响;对双脉冲气体保护焊的电流波形进行改进,提出了一种低热输入双脉冲气体保护焊;探索了双丝等离子弧添加剂制造技术,制备了不同成分梯度的316L/Inconel625功能梯度材料;拓展研究了三丝等离子弧增材制造高熵合金制备工艺,并研究了不同Al含量的合金组织及其性能的演变。课题研究成果发表论文36篇,其中SCI收录20篇(其中第一作者1篇,通讯作者15篇),EI收录9篇(其中第一作者4篇,通讯作者4篇),中文核心2篇(第一作者2篇);提交博士学位论文7篇,硕士学位论文11篇。申请受理发明专利10件,授权发明专利3件。参加国际学术交流会议9次,共做汇报7次,其中特邀报告2次。

项目成果

期刊论文数量(31)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(10)
双脉冲电弧增材制造数值模拟与晶粒细化机理
  • DOI:
    10.12073/j.hjxb.2019400114
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    焊接学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王磊磊;张占辉;徐得伟;薛家祥;曾敏
  • 通讯作者:
    曾敏
Triple-wire plasma arc cladding of Cr-Fe-Ni-Tix high-entropy alloy coatings
三丝等离子弧熔覆Cr-Fe-Ni-Tix高熵合金涂层
  • DOI:
    10.1016/j.surfcoat.2022.128638
  • 发表时间:
    2022-08-15
  • 期刊:
    SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Shen, Qingkai;Xue, Jiaxiang;Ou, Ning
  • 通讯作者:
    Ou, Ning
附加补偿气体射流冲击熔池方法对不锈钢脉冲MIG高速焊的影响
  • DOI:
    10.12141/j.issn.1000-565x.180658
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    华南理工大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董昌文;金礼;薛家祥
  • 通讯作者:
    薛家祥
Stability and Heat Input Controllability of Two Different Modulations for Double-Pulse MIG Welding
双脉冲 MIG 焊接两种不同调制的稳定性和热输入可控性
  • DOI:
    10.3390/app9010127
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    Applied Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jiaxiang Xue;Min Xu;Wenjin Huang;Zhanhui Zhang;Wei Wu;Li Jin
  • 通讯作者:
    Li Jin
A Comparative Study of the CMT plus P Process on 316L Stainless Steel Additive Manufacturing
316L不锈钢增材制造CMT P工艺对比研究
  • DOI:
    10.3390/app10093284
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    APPLIED SCIENCES-BASEL
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Xie, Bin;Xue, Jiaxiang;Lin, Zhuangbin
  • 通讯作者:
    Lin, Zhuangbin

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其他文献

铝合金双脉冲焊控制参数整定及优化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    焊接技术
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  • 作者:
    薛家祥;陈小峰;林放;崔龙彬;陈晓东;魏仲华
  • 通讯作者:
    魏仲华
工艺参数对铝合金双脉冲MIG焊焊缝成形的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    焊接学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    蒙万俊
基于U-I周期重复率的CO_2弧焊稳定性机器判定方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    焊接技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛家祥;张思章;高理文;熊丹枫;陈小峰
  • 通讯作者:
    陈小峰
一种用于光伏逆变器的反激式开关电源的设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    半导体光电
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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脉冲MIG焊工艺研究与优化控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏仲华;陈小峰;崔龙彬;高理文;林放;薛家祥
  • 通讯作者:
    薛家祥

其他文献

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粗丝双电弧双脉冲MAG高速焊装备及其熔滴过渡机理和焊接过程稳定性研究
  • 批准号:
    50875088
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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