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文档简介

步进填丝双脉冲TIG电弧增材热质传输过程建模及成形精度调控

摘要：步进填丝双脉冲TIG（TungstenInertGas）电弧增材热质传输过程是一种先进的增材制造技术，具有广泛的应用前景。本文针对该技术中的热质传输过程及成形精度调控进行研究，主要通过建立模型，并对模型进行相应的验证。通过对该技术的研究，可以为后续工艺优化提供理论依据。

1.引言

步进填丝双脉冲TIG电弧增材热质传输是一种利用电弧加热的方式，在材料表面沉积金属颗粒以实现零件的增材制造的技术。该技术具有高效、高质量、灵活等特点，在航空、航天、汽车、能源等领域具有广泛的应用前景。然而，由于其过程复杂，成形精度调控受到一定限制，因此需要对其热质传输过程进行建模及调控研究。

2.步进填丝双脉冲TIG电弧增材热质传输模型建立

2.1电弧特性分析

首先，分析步进填丝双脉冲TIG电弧的特性。该电弧由于双脉冲方式的应用，在升脉冲期间供应高电流，使钨电极表面温度升高，通过电弧点对工件进行预热；而在降脉冲期间，供应低电流，使钨电极表面温度下降，通过电弧点对工件进行熔化填充。

2.2热传导方程建模

根据热传导方程建立步进填丝双脉冲TIG电弧增材热质传输模型。考虑到电弧功率、电弧能量传输等因素，引入合适的边界条件，通过数值方法求解得到电弧及热质传输的温度分布。

2.3实验验证

通过实验验证建立的模型。选取合适的材料、工艺参数，进行实验，并测量相应的温度数据。将实验数据与模型计算结果进行比对，验证模型的准确性。

3.成形精度调控及工艺优化

3.1热质传输过程分析

基于模型计算结果，分析步进填丝双脉冲TIG电弧增材热质传输过程中的温度分布情况。确定温度对成形精度的影响因素，例如越过某一温度临界值会导致熔池形状的变化。

3.2脉冲参数优化

通过调整脉冲参数，如升脉冲宽度、降脉冲宽度、升降脉冲频率等，控制电弧的特性和能量传输，以优化热质传输过程并提高成形精度。

3.3填丝速度优化

通过调整填丝速度，对热质传输过程进行控制，避免过快或过慢引起的成形精度问题，并寻找合适的填丝速度范围。

4.结论

本研究通过建立步进填丝双脉冲TIG电弧增材热质传输过程模型，并进行实验验证，探究了该技术的热质传输过程及成形精度调控。通过优化脉冲参数和填丝速度，可实现对成形精度的控制。该研究为后续步进填丝双脉冲TIG电弧增材热质传输的工艺优化提供了理论依据。同时，该技术的应用也有望为航空、航天、汽车、能源等领域的零件制造提供更高效、高质量的解决方案通过本研究建立的步进填丝双脉冲TIG电弧增材热质传输过程模型和实验验证，我们深入分析了温度分布情况，并确定了温度对成形精度的影响因素。通过优化脉冲参数和填丝速度，我们成功地控制了热质传输过程，提高了成形精度。这项研究为后续步进填丝

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