6、金属增材制造与直流电机故障估计研究

金属增材制造与直流电机故障估计研究

1. 金属增材制造技术概述

增材制造（AM）是一种无需额外资源（如切削工具、夹具系统）即可制造高度复杂几何形状部件的新技术。它与减材制造相反，可根据三维计算机辅助设计（3D CAD）模型逐层制造物理部件。基于所使用的能源，金属增材制造可分为三类：激光增材制造（包括粉末床和粉末送料系统）、电弧增材制造（WAAM）和电子束增材制造。其中，WAAM 因材料沉积速率高、投资成本低，成为制造大型部件的潜在技术。它利用电极与工件之间的电弧熔化金属丝，逐层形成金属部件。

1.1 研究背景与现状

在以往的研究中，对钛合金、镍合金和铝合金的 WAAM 部件的微观结构和力学性能进行了大量研究，但对焊接机器人根据 WAAM 原理制造的钢墙的微观结构、硬度和拉伸强度的研究有限。大多数已发表的研究使用不锈钢丝（如 304、304L、308L、316 和 316L）作为 WAAM 的原料。对于低碳钢，不同研究在工艺参数和研究重点上存在差异。例如，有研究使用低焊接电流（50 A）和窄电压范围（11.7 - 13.1 V）制造低碳钢墙，可能因工艺参数变化不足，未观察到不同参数下样品微观结构的显著差异。还有研究使用 WAAM 打印机制造 SS304 和 ER70S 低碳钢薄壁，重点研究薄壁材料的拉伸强度和磨损性能，仅观察了墙中间区域的微观结构和硬度，且不同研究对低碳钢墙拉伸强度的各向异性观察结果存在差异。

1.2 研究内容与目标

本研究使用工业焊接机器人制造薄壁低碳钢部件。首先研究两种沉积策略对薄壁几何形状的影响，选择最合适的策略。然后研究薄壁的表面粗糙度、微观结构和拉伸强度，以确认所制造部件与实际应用的兼容性。