本课题以铝合金装备为背景,研究智能化增材修复过程“损伤模型测量-损伤模型获取-成形策略优选-分层切片及路径”中“成形策略优选”和“路径规划”过程所涉及的磁场作用下电弧增材修复成形形性调控机理、复杂形位下的成形微单元模型和成形路径规划方法等科学问题,获得磁场辅助电弧增材修复智能路径规划方法和基本原则,实现现场条件下增材修复形性调控,具备装备金属零部件服役现场增材修复能力,解决增材修复过程中的精度、效率和性能等关键问题,修复成形精度和性能较常规电弧增材提高5%以上,预期技术成熟度等级达到3级,可为大型金属零部件的高质高效快速在线修复提供技术支撑。
项目针对装备损伤现场修复需求,力求解决铝合金增材修复成形精度低、力学性能差等关键问题,其难点在于非水平条件下成形焊道截面形态表征、焊道尺寸预测和形性调控方法。重点完成了水平面及非水平面条件下磁场辅助电弧增材形性调控及路径规划方法等研究内容;解决了铝合金增材修复过程中的精度、效率和性能等关键问题;取得了磁场辅助电弧增材修复形性调控方法、增材修复生长微单元形态调控预测模型等成果,达到了损伤件修复后力学性能达到原件的80%以上、磁场辅助增材成形精度和力学性能较无磁场时提高5%以上的技术指标,技术成熟度达到3级。其中,磁场辅助电弧增材修复形性调控方法成果已在车辆铝合金零部件的修复方面得到试应用。
项目特点或创新点是:首次将磁场引入电弧增材修复过程,考察研究了重力影响下磁场辅助电弧增材形性调控和路径规划方法,填补了该领域的研究空白;创新性的采用指数函数建立焊道尺寸预测模型,为增材修复模型数字化分层和路径规划提供可靠的依据。
项目取得了多项创新性研究成果:磁场辅助电弧增材修复原型样机及形性调控方法等成果;上述研究成果主要应用于铝合金零部件增材修复。