3D打印316L不锈钢的力学与海水腐蚀性能研究

针对海洋零部件应用环境的复杂性与多样性,进行了选区激光熔化3D打印316L不锈钢试样与机加工试样的力学与腐蚀性能对比分析。结果表明:力学性能方面,3D打印(热处理)试样硬度值与抗拉强度良好,具有优秀的抵抗起始和最大变形能力;直接烧结策略具有最好的抗拉强度,棋盘烧结策略具有最好的延伸率。腐蚀性能方面,3D打印试样具有最低的自腐蚀倾向性和最小的腐蚀速率,热处理工艺会使3D打印试样的自腐蚀倾向性和腐蚀速率变大,但会降低一定的腐蚀波动性。3D打印试样力学与腐蚀性整体优于同种材料的机加工试样。综上,力学和腐蚀性能的研究,有助于发现3D打印技术最优工艺与策略,将该技术更好的应用于海洋仪器装备的研发中。

碳纤维复合材料钻孔加工的缺陷分析

为了解决碳纤维复合材料(CFRP)钻孔加工过程中出现的撕裂、毛刺、分层等问题,以及将碳纤维复合材料更好地应用到机械制造行业中,进行了碳纤维复合材料的钻孔试验。通过实验研究了碳纤维复合材料的钻孔缺陷,分析了碳纤维复合材料钻孔加工的主要缺陷分类,以及钻削力、刀具的锋利性、钻削温度等因素对孔加工质量的影响,建立了钻削速度、进给速度与钻孔质量之间的关系;采用DM2500M金相显微镜以及KEYENCE VHX-1000三维显微系统进行了相关的试验。研究结果表明,钻孔加工缺陷出现部位呈现一定的区域性,钻孔毛刺、撕裂缺陷主要集中在出口部位,入口处几乎没有毛刺、撕裂等缺陷;随着进给速度的减小和主轴转速的增大,钻孔缺陷能够得到明显的改善;采用PCD钻头加工复合材料时宜在中、高转速下进行,高转速下钻头切削刃更易切断纤维,可以得到质量更高的钻孔。

不同钻尖角下不锈钢钻削性能研究

为了研究不同钻尖角下钻头的钻削性能,提高钻削质量,减少毛刺的发生,对不锈钢0Cr18Ni11Ti进行钻削实验。首先对不锈钢0Cr18Ni11Ti在不同钻尖角(120°,140°,160°)下的出口部位毛刺和切屑的形貌进行了对比,并且进一步探讨了3种钻尖角下钻头的轴向力和钻削转矩。研究结果表明:钻尖角的增大,能够有效地抑制孔加工出口部位的毛刺,切屑变得更加光滑,孔加工质量得到很大改善;钻尖角增大,钻削轴向力增大,钻削转矩减小,加工残余量变少;在切削速度为120m/min、进给量为0.15mm/r、钻尖角为160°时,钻削质量达到最佳状态。

隔离套加工工艺优化

薄壁零件因具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点,已得到广泛应用,但因薄壁零件刚性差、强度弱、加工中散热不好,在加工中极易变形,不易保证零件的加工质量。尤其是车削加工中,就更加困难。隔离套属于薄壁件,在加工试制中由于工艺设计、刀具选型、装夹定位不合理等原因,存在产品合格率低、生产效率低、加工成本高等问题。该文从隔离套小批量试制工艺路线、各工序加工过程、产品结构特征等进行工艺分析;针对加工中存在的工件变形、二次装夹效率低、工件振动、刀具磨损、粗糙度不合格等问题,设计适应生产需要的工装夹具,合理编制工艺路线,选择合理刀具及切削参数,提高隔离套加工质量,提升加工效率及降低生产成本。为验证工艺改进效果,采用改进后的加工工艺连续生产100件,隔离套的合格率由原来的不到60%提高至96.5%,生产效率由原来的1.5件/h,提高到了3件/h,生产成本较原工艺成本大幅降低,工艺改善效果显著。实际加工生产中,优化工艺有效保证了加工精度,零件变形减少,加工效率提高,成本降低,值得推广应用到同类产品的实际生产中。

3D打印技术在海洋领域的应用研究

为了优化3D打印工艺,建立3D打印技术的关键核心工艺数据库,更好的将该技术应用于制造海洋异型结构件,运用美国STRATASYSfortus450 MC非金属3D打印机,采用熔融沉积制造工艺,进行了波浪能水下滑翔机NACA翼型手套的打印工艺优化实验和海洋玻璃浮球外罩在不同温度、PH值下的支撑去除试验。研究结果表明,进行3D打印的过程中,A、B两种不同的位置摆放形式下,被打印工件在切片分层数、加工时间、材料用量等要素存在明显差异,且A方式优于B方式;当PH=13,温度T=65℃时,SR-30支撑去除耗时最短。

金属3D打印技术在海洋零部件的应用研究

为了优化金属3D打印成形工艺,建立工艺数据库,运用德国EOS M290金属3D打印设备,采用SLM技术,进行某海洋仪器设备中涡轮的打印工艺优化试验和不同零部件对激光填充线距离参数的选择试验。研究结果表明,涡轮45°倒角时打印出现翘曲变形,涡轮直角时打印效果良好,可用直角打印后进行车削加工方式进行倒角;随着激光填充线距离增大,打印件的质量下降,打印时间缩短。文章旨在优化模型打印方式、填充线的距离等参数,寻求最优打印质量,为海洋零部件的减重、高效打印提供一定的借鉴意义。

三维工艺MBD模型协同管理及应用

为实现三维工艺模型与工艺信息的高效管理,考虑零件加工过程中产生的中间状态,以工序模型为载体,建立面向MBD的工艺模型,采用基于图层、视图的协同管理方式,组织工序模型及工艺信息,满足工艺设计过程中对信息的要求。以某零件的工序模型及其信息的协同管理为例,基于CATIA完成基于该方式的模型信息管理应用,对面向MBD的工艺设计有重要意义。