哈工大：新型水下送丝激光增材制造技术，提高海洋工程装备原位维护和应急修复的质量

时间：2024-07-19 08:55 来源：WLAM激光送丝增材作者：admin 阅读：次

钛合金，尤其是Ti-6Al-4V，由于其卓越的耐腐蚀性和高比强度，逐渐被应用于海洋结构如管道、深海潜水器和钻井平台中。在恶劣的海洋环境中，这些结构易受腐蚀、侵蚀和静水压力的影响，容易在其长时间使用中产生蚀坑、裂纹等损伤。因此，对海洋工程装备进行原位维护和应急修复，满足高精度成形和优异性能的要求，已成为确保工程安全、经济有效地延长关键部件使用寿命的重要需求。
为了满足海洋工程领域的需求，研究小组开发了一种独创的水下激光增材制造方法，称为水下送丝增材制造（ULDED）并证实了其水下操作的可行性，即使用激光沉积喷嘴在水下增材制造区域附近创造局部干燥空腔。然而，使用送粉ULDED方法修复的样品表面不平整，表面粗糙度较大，特别是在两端有明显的凹陷，并且存在气孔、氧化层和裂纹等宏观缺陷。因此，研究团队进一步探索了送丝的ULDED方法，以提高在恶劣的海洋环境中原位修复的质量。

近日，哈尔滨工业大学同山东船舶技术研究院在工程技术领域顶刊Virtual and Physical Prototyping上发表了题为"Fundamental investigation into mass transfer process and microstructural transformation pathways in Ti-6Al-4V via underwater wire-laser directed energy depositio"的研究成果。在这项工作中，研究团队利用自行设计的气体保护喷嘴开发并实施了ULDED技术；提出了一种新方法来研究 ULDED 过程中的传质行为，并设计出控制传质的机制，以提高制造稳定性并优化成型性。此外，还阐明了不同区域ULDED 成型壁的微观结构转变途径，可以通过适当选择ULDED热输入和利用固有热处理（IHT）效应，在原位定制微结构和机械性能。

图 1. 送丝ULDED 实验系统

图 2. X 射线高速成像系统示意图

图 3. 金相结构和拉伸试验试样的位置

图 4. 不同气体流速下 ULDED 过程中

残留水的流动模式以及单个珠子的表面外观、

轮廓和横截面。(a) 10 L/min (b) 14 L/min

图 5：(a) 不同气体流速下 UWLD 过程中

局部干燥腔内残留水层的深度。

(b) 10 L/min 时激光照射区周围的高速图像。

(e) 20 L/min (f) 30 L/min 气体流速

图 6. (a) 液滴传输模式下的金属丝熔化和传质过程

(b, c) 液滴加热和受力分析示意图

(d) 液桥受力分析示意图

图 7. (a) 液滴传输模式下的单轨表面外观

(b) 液体传输模式和 (c) 扩散传输模式

图 8. (a) 液桥传递模式下的金属丝熔化和传质过程

(b、c）加热和受力分析示意图

图 9. (a) 线材在平展传输模式下的熔化和传质过程

(责任编辑：admin)

上一篇：电弧增材制造（WAAM）结构钢的微观结构和腐蚀行为：与传统轧制相比！
下一篇：卡内基梅隆大学开发自由曲面3D冰打印工艺，以创建微尺度结构

\|3D打印新闻\|	\|3D打印报价\|	\|3D打印程序\|	\|3D打印材料\|	\| 3D打印机 \|	\|3D打印创业\|	\|3D建模教程\|
\|3D打印资讯\|	\|3D扫描仪\|	\|3D打印方案\|	\|3D打印测评\|	\|3D打印服务\|	\|3D打印模型\|	\|3D打印百科\|