分层实体制造中层间应力和翘曲变形的研究

分层实体制造(LOM)是一种典型的快速成形(RP)技术,该文对分层实体制造中的层间应力和翘曲变形进行了深入研究。建立了一种LOM工艺的简化模型,通过对模型的分析,给出了零件层间正应力和切应力的计算公式。通过试验现象,对翘曲变形的两种主要形式进行了说明。首次建立了翘曲变形过程描述模型,深入分析了翘曲变形的机理,认为内应力产生的等效弯矩是使零件翘曲变形的原因。最后从材料和成形工艺两个方面对减小内应力和翘曲变形的措施进行了论述。

用扩散焊进行多层不锈钢打印喷头的实体制造

探索了将真空扩散焊技术应用于分层实体制造(LOM),并对多层薄壁不锈钢做造型材料的喷墨打印喷头的分层实体的扩散焊工艺进行了研究。表明,焊后各类变形是主要的缺陷。变形类型有一侧开口翘起变形、宏观翘曲变形、表面起皱与局部塌陷变形等。焊接温度由于决定了焊合率而起着决定性作用。高的焊合率使变形控制成为可能。采用焊后冷却过程中加顶锻压力的方法,可以消除残余应力,抑制宏观翘曲变形。

复杂形面最终用途零件分层实体快速制造的精度分析

研究以金属为造形材料的复杂形面最终用途零件的分层实体快速制造，着重分析复杂形面零件现有分层实体制造的原理加工误差与残留加工量，并与三坐标数控加工进行比较，提出一种新的分层板切割加工工艺来降低分层实体制造的原理加工误差和残留加工量。以圆球曲面为对象的分析计算证明新的分层制造方法的效果─在相近或更佳精度与残留加工量的条件下可以将现有分层实体制造的分层厚度从０ ．０５～０ ．１０ ｍｍ 提高到１ ｍｍ 数量级，使最终用途金属零件分层实体快速制造成为可能。

不锈钢分层实体扩散焊制造中的变形控制

应用真空扩散焊工艺,采用层板不锈钢作造型,进行分层实体制造。结果表明,扩散焊分层实体制造中,容易发生多种变形缺陷。控制焊接温度为850℃,保证70%左右的焊合率,可以在整体上体现实体块材的力学性能,进而抑制宏观热变形;同时,又可以抑制过高焊接温度所带来的升温热变形积累,从而减小表面塌陷变形或断裂。控制焊接压力为2MPa,可以在保证焊合率的基础上,抑制错边缺陷,并避免在过大压力下的实体伸长变形量超差;焊后使用5MPa冲击顶锻压力,可以在一定程度上释放焊后残余热应力,并进而抑制宏观变形量。

应用激光快速成形分层实体制造方法复制颞骨

目的 根据颞骨三维重建数据 ,利用快速成形分层实体制造方法复制颞骨实物模型。方法 利用Medview1.0将颞骨三维重建的数据文件进一步转换为STL文件 ,采用Magics6 0软件读取STL文件并进行检查和修补后输入ZIPPYⅢ快速成形机 ,设定加工参数 ,控制层厚为 0 1mm的涂覆纸逐层叠加制作出颞骨纸质实物模型。结果 得到颞骨纸质实物模型 ,实物模型的精度约为± 0 2mm ,符合耳神经外科手术的要求。结论 复制的颞骨实物模型可用于复杂耳神经外科手术的术前策划 ,并可在三维实体模型上进行各种手术操练。

分层实体制造中金属层片连接的扩散焊接工艺

基于分层实体制造中金属层片的连接问题,采用金属层片间预置中间层(纯铜箔和镀铜层)工艺,在870～1020℃温度范围对0Cr18Ni9Ti不锈钢薄板进行真空热压扩散焊接试验。结果表明,随着焊接温度和压力的提高,焊接头强度提高,热变形增大;在不锈钢层片间预置铜箔,其焊接头剪切强度高于无夹层试件,并且焊接头剪切强度随中间层厚度减小而进一步提高。

分层实体制造中金属分层板结合的新方法

针对金属造型材料分层快速制造方法中存在的问题 ,提出用真空固态压力热扩散焊连接金属分层板的新方法。实验研究表明 :焊接后堆积成形方向上零件尺寸变化较小 ,且为系统误差 ,其数值仅为 1% ;结合区域原子发生了明显的扩散 ,新的晶粒组织已经形成 ;焊缝结合强度在 10 0Mpa以上 ,显微硬度与母材一致。

分层实体制造技术中激光切割路径的优化

在分层实体制造中 ,激光切割路径和切割速度影响每层的切割加工时间 .在切割速度一定的情况下 ,激光切割路径的优化与否将直接影响每层的切割加工时间 .本文对激光切割路径进行优化的方法 ,可以减少一些不必要的移动路径和缩短空行程位移 ,从而达到提高加工效率的目的 .

提高分层实体制造精度和效率的研究

从分层实体制造的原理出发，对这种方法的原理误差进行了深入的分析，创造性地提出采用斜切法代替传统的切割方法，可以最大限度地减少分层实体制造的原理误差，同时有效地提高零件的生成效率。理论分析结果表明，与传统切割方法相比，在相同的条件下，采用本方法可以使零件的制造精度提高近200倍。在相同的制造精度下，可以使零件的生成效率提高34倍。

超声波焊接在数字化分层实体制造中的应用研究

简要介绍了超声波金属焊接的原理和设备,通过试验讨论焊接参数及工艺对焊接强度的影响,分析了将超声波焊接应用于分层实体制造的可行性.

分层实体制造快速成形工艺参数的人工神经网络预测

针对分层实体制造快速成形中工艺准备繁杂及工艺参数非线性的特点,提出分层实体制造快速成形工艺参数预测的人工神经网络方法,建立相应的人工神经网络模型。

基于超声波焊接的木塑复合材料分层实体制造技术

提出了一种新型分层实体制造技术,以木塑复合薄片材料为原料,利用数控激光将其切割成特定形状,再应用超声波将木塑薄片分层累加焊接成型。通过试验验证了超声波分层焊接木塑薄片的可行性,并分析了该方法的优点及技术参数设置。

分层实体制造(LOM)成形过程中的热力耦合有限元分析

在分层实体制造（LOM工艺）过程中，原型件存在着翘曲变形的问题，采用热力耦合的有限元分析方法对LOM成形过程进行分析，为优化工艺参数、获得高精度的原型件提供依据。在有限元分析过程中，针对LOM成形过程的特殊性，对其材料模型的选取、材料增长过程的描述、动态的边界条件等进行了特别的处理。采用了单元的activate/deactivate技术来对LOM成形过程的材料增长过程进行描述。

基于冻结浆料的分层实体制造法加工陶瓷坯体

提出了一种新型陶瓷增材制造方法,浆料由陶瓷粉末、有机粘结剂和去离子水构成,单层生坯的加工过程包括:铺料、冷冻和激光扫描,层层累积成型后,将冻结状态坯体置于冷冻干燥机中干燥,得到陶瓷生坯;分析了激光加工参数和浆料固含量对于激光扫描过程的影响。结果表明:采用激光扫描图形轮廓的方式,避免了激光辐照对材料内部结构的破坏;通过与冷冻干燥技术的结合,充分保留了片层状的孔隙结构;随着激光能量密度的增大,激光扫描线的宽度和激光切割的深度增大;随着浆料固含量的增加,受陶瓷颗粒对激光能量产生散射作用的影响,激光的切割深度减小。

超声焊接在数字化分层实体制造中的应用研究

简要介绍了超声金属焊接的原理和设备,通过试验讨论焊接参数及工艺对焊接强度的影响,分析了将超声焊接应用于分层实体制造的可行性。

快速原型的叠层实体制造技术

在各种快速成形技术中 ,叠层实体制造技术由于使用的材料成本低、制作出来的原型质量好、速度快、精度高 ,具有很强的市场竞争力和推广价值 ,因而受到高度重视 .在简要介绍叠层实体制造技术基本原理的基础上 .重点介绍该技术在产品概念设计可视化、造型设计评估、装配检验、精密铸造、直接制模、间接制模等方面的应用 .从 STL文件的生成、设备工艺参数的设定、基底和原型制作、余料去除、后置处理几方面给出了叠层实体制造技术的工艺过程 .并以发动机缸盖为例介绍了快速原型的整个制作过程 .

分层实体制造过程中热压温度场实时模拟研究

分层实体制造 ( slicing solid manufacturing,SSM)采用逐层叠加的方法加工出所需零件。但加工过程中由于温度和应力的影响 ,零件有时会产生翘曲和变形 ,特别是零件尺寸较大时尤为明显。对 SSM加工过程中零件的温度场进行了实时模拟的研究 ,建立了数学模型 ,编程实现并得到了零件温度场的变化情况。所开发的软件可以用于 SSM工艺制造中温度场的实时模拟。该软件可以计算原型各点温度变化的历程 。

基于叠层实体技术的脊柱侧弯快速原型制造

目前医生主要通过患者的X光片来观察、讨论脊柱侧弯病人的情况,但由于人体脊柱解剖结构的复杂性,医生难以直观地从X光片确定患者的手术方案、进行手术模拟或者对脊柱侧弯支具的设计进行指导。我们从医工结合的角度,讨论了由患者CT数据生成人体骨骼快速原型模型STL文件的技术路线,建立了脊柱侧弯的实体模型,通过与快速成型制造系统之间的数据交换,利用叠层实体制造(LOM)技术制作了一例具有完整解剖结构的人体脊柱侧弯模型,对医生们讨论手术方案和进行手术模拟具有重要的临床价值,对医工结合领域的发展具有重要的意义。

基于分层实体制造的预分割成形

快速成形方法制造大型零件的一个共同难题是零件的翘曲变形。建立了描述分层实体制造 (LOM)工艺中零件翘曲变形机理的数学模型 ,指出零件长度和层间粘接结是影响变形的关键因素 ,并由此提出了预分割方法来缩短零件参与变形的有效长度。开发了相关分层与控制软件 ,并制造了大型原型。实践证明预分割方法可有效避免大型原型的翘曲 。

分层实体制造激光光路分析与快速校准

文章介绍了分层实体制造激光快速成型机的光路系统组成 ,分析了光路系统偏差对零件尺寸形状误差的影响 ,最后介绍了激光光路快速校准的方法。