金属增减材制造本构模型获取方法研究进展

总结了金属增材制造材料本构模型的获取方法,从准静态试验、热压缩试验、动态试验、硬度等效及微观组织模拟5个方面归纳了金属增材制造材料本构模型获取的研究成果。在此基础上,分析了目前存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。结果表明,通过准静态力学试验、热压缩试验及动态力学试验获取的本构模型可以反映材料宏观的力学性能,但无法反映材料的非均质特性;硬度等效本构模型可以体现一定的非均质性,但准确性无法得到保证;基于微观组织的本构模型对材料的性能表征较为全面,但目前仍处在探索阶段。随着计算机技术和增减材复合制造技术的发展,开发具有一定物理意义、考虑增材成形材料微观组织分布的本构模型获取方法将是未来主要的发展方向。

增减材制造的复合加工工艺规划研究

针对在采用增减材复合制造技术加工复杂零件时存在的欠工艺规划问题以及工艺规划优化问题,重点提出了一个基于增减材制造的复合加工工艺规划算法,通过执行零件分割、建造方向确定、增减材操作序列建立和操作序列优化4个步骤,最终生成一个时间最优的可行操作序列,能够实现复杂零件的精确加工。并进行了实验案例研究,其结果验证了提出算法的可行性和先进性。

现代数字化加工技术的问题探讨与增减材制造能力数据分析

在考虑我国到现代数字化加工技术的需求与发展现状不平衡的问题,研究对比了国内数控加工,各省市3D打印专利的占比分布情况。分析数控机床发展成熟度,3D打印市场增幅度、市场规模及专利区域分布等方面优势及不足,结合数字化制造领域的现有技术提出了现代制造领域趋势分析。

增减材复合制造中刀具磨损的解决方案

针对目前增减材复合制造加工过程中的技术难题,研究可行的刀具磨损解决方案,并分析其工作原理和应用场景,创新性地提出利用水冷减少增材喷头过热变形磨损的解决方案,设计出水冷激光增材喷头。介绍水冷激光增材喷头的工作原理,并对其进行可行性分析。

电弧熔丝增材制造控形技术研究现状与展望

金属增材制造是制造强国战略下推动我国高端装备制造业转型升级的重点发展方向。电弧增材制造以其高沉积效率、低成本、可进行复杂结构直接成形等优势受到了广泛的关注。但增材过程中涉及的物理过程复杂,成形质量与精度面临很大挑战。针对电弧增材制造技术短流程、长周期的制造特征,讨论如何从热源上降低成形偏差、从过程上降低制造误差、从结果上改善成形精度,介绍了一系列创新的热源调制、过程控制与结果优化的方法策略,总结了现有技术存在的问题与面临的挑战,为如何进一步提升电弧增材过程的成形控制效果提出了几点思考。

五轴增减材复合制造设备设计

为提高零件加工制造效率,减少材料用量,降低成本,设计一种五轴增减材复合制造设备,用于通用复杂零件的加工制造及模具缺陷的修补。通过激光/等离子弧双热源进行增材加工,利用铣削进行减材加工。为测试该设备的成形性能,对轮胎模具翻胎板、花纹块和活字块进行试制,辅以缺陷检测及回溯修复模块对成形缺陷零件进行修复,得到了高质量、高精度的零件。该设备有助于提升企业效益、减少生产成本,对促进相关产业的发展起到重要作用。

Inconel 718高温合金增减材复合制造各向异性及切削温度影响分析

结合定向能量沉积增材制造和铣削加工的增减材复合制造不仅可以实现高效加工,而且能够及时消除缺陷,使加工材料达到较高的加工精度,但是制造过程中铣削温度和增减材切换产生的界面对零件性能影响还不明晰。以Inconel 718高温合金为原料制备薄壁结构,对比室温及高温铣削影响,分析其不同朝向的性能。结果表明,竖直方向的综合力学性能低于其他方向,在倾斜45°方向时,高温铣削的性能优于室温铣削,层间增减材复合制造试样获得最大拉伸强度。

基于双机器人的增减材复合制造平台设计

增减材复合制造技术是为解决增材制造成形件表面质量差、精度低这一问题而发展起来的新技术,为适应航天、模具等领域功能零件的快速高精度制造与现场修复需求、发挥机器人在增减材复合制造领域的优势,设计了一套基于双机器人的增减材复合制造平台。平台通过一台轻载20 kg定向能量沉积增材机器人与一台重载165 kg铣削减材机器人协同完成增减材制造加工,成形尺寸800 mm×800 mm×500 mm,成形效率可达500 cm^(3)/h。通过气动系统,增材机器人可快速完成激光/等离子不同能量源的切换与送粉/送丝不同材料输送方式的切换,减材机器人可通过自动换刀装置完成不同铣刀的切换。平台的控制系统由西门子S7-1200PLC作为总控,通过HMI人机界面对机器人、激光器、送粉器等设备进行控制并监控其运行状态,实现了控制系统一体化。平台高效率、高精度、高稳定性与高自动化的特点使其在复杂结构件快速高精度制造与现场修复方面展现出巨大应用价值。

增减材复合制造WC颗粒增强316L不锈钢材料组织性能

基于自主研发的增减材复合工艺技术与装备,探索了激光功率和WC颗粒质量分数对316L不锈钢复合材料致密度、组织演变和表面耐磨性能的影响规律.结果表明:随着WC质量分数的增加,试样致密度呈现先升高后降低的趋势,而硬度和耐磨性能均逐渐提高,过多的WC颗粒会使工件内部产生热裂纹,同时降低了工件的表面质量;当激光功率由270 W提高到330 W时粉末充分熔化,凝固后未熔合缺陷明显减少.当WC颗粒质量分数为5%、激光功率为330 W时,增材件的致密度最高达到99.6%;相比未添加WC颗粒的工件,力学性能、耐磨性能和表面质量等指标均有明显提高.

增减材混合制造的研究进展

增材制造可以制造通过传统方法难以制造的复杂部件,因此在航空工业等领域中得到了大规模的应用.然而,增材制造成形部件的尺寸和几何精度以及表面质量低于传统方法成形的部件,阻碍了增材制造的进一步应用.增减材混合制造将增材制造与传统的加工手段结合,对增材制造成形的部件进行高精度数控加工,以改善部件表面光洁度以及零件的几何和尺寸精度.本文阐述了增减材混合制造的技术原理和研究进展,并指出了未来的发展方向.

基于三菱PLC和组态王的金属增减材设备的参数可视化系统设计

金属增减材复合制造作为一种新型制造方式,得到了技术、工程应用等各方面的关注。为了对制造设备工作过程中的健康参数进行检测,设计开发了适用于金属增减材设备的参数可视化系统。采用了三菱PLC和北京亚控的组态王软件,实现了数据采集,数据可视化,报警数据存储和查询的功能。经验证,该可视化系统可提高金属增材制造设备运行过程中的安全性和可靠性,有助于指导零件后续加工,保障金属增减材制造设备长期有效的运行。

增减材复合制造技术研究现状与发展

近年来,增减材复合制造技术成为智能制造的主要方法之一,它依靠增材制造实现材料层积成形,利用减材技术提高表面质量、改善应力状态,兼顾了增材制造的快速成型及减材制造的高精度。本文首先阐述了增材制造技术概况及增减材复合制造技术的概况,然后就国内外有关增减材设备的研究及增减材过程中有关材料表面残余应力和粗糙度的研究进行说明,最后,对增减材复合制造技术面临的主要问题、未来发展趋势进行总结及展望。

增减材复合制造技术应用研究

增材制造技术能快速成型几何结构复杂的零部件,并能实现多种材料拼接制造,但该技术制造的零部件几何精度和表面质量不高。传统的减材制造精度高,表面质量好,能够弥补增材制造的上述缺陷。增减材复合制造技术兼二者优势取之。本文阐述了增材制造及增减材复合制造的概况,以齿轮泵腔体加工实例说明了增减材复合制造技术的工艺,总结了增减材复合制造技术的现状及不足,提出了增减材复合制造技术需解决的关键问题,便于深入研究。

金属增减材复合制造专业硕士实践教学平台建设

金属增减材复合制造由于综合了增材制造的灵活成形和减材加工的精度保证的优势,在航空航天、模具制造等领域有着广阔的应用前景。为了促进机械类专业硕士研究生的工程实践能力和创新思维能力,基于大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,开展了金属增减材复合制造实践教学平台的建设。通过课堂授课和工程实践相结合的方式,指导学生进行增减材复合制造加工和试样几何尺寸与表面粗糙度分析,使学生理解金属增减材复合制造的原理和应用范围。该实践教学平台的建设可以培养专业硕士研究生综合运用机械和材料等专业知识的能力,丰富了实践教学内容。

金属增减材混合制造研究进展

增减材混合制造技术不仅具有增材制造的成形速度快、材料利用率高和复杂结构易成形等优点,还兼具机械加工高质量和高精度等优点,是复杂金属构件整体成形的重要手段之一。介绍了结合增材与减材的增减材混合制造技术,从设备集成和成形工艺两方面综述了其在国内外的研究现状,分析了增减材设备的机械性能、成形方法和集成方式,重点介绍了增减材混合制造路径规划的方法和工艺参数的优化。指出未来增减材混合制造设备和成形工艺的研究方向。

基于增减材复合制造的中空离心叶轮工艺设计

小型涡喷发动机主要零部件满足性能要求情况下,实现适量减重对提高发动机推重比有着积极意义。分析小型涡喷发动机空间结构,选择整体式叶轮进行轻量化设计,给出初步的中空结构方案并进行增减材复合工艺探索。以中空离心叶轮为研究对象,基于增减材复合制造工艺,设计了中空离心叶轮完整工艺流程及检测方案,使用Powermill软件对工艺流程进行了运动仿真验证并优化了增减材复合制造路径,通过增减材复合加工试验验证了整体工艺的可行性,对完成加工的中空离心叶轮进行在机检测,验证了加工精度。增减材复合制造工艺的应用对复杂结构的工艺设计有积极的意义。

增减材混合制造设备的发展现状

随着3D打印技术的日渐成熟,基于3D打印技术发展而来的增减材混合制造技术也正在快速发展。增减材混合制造不仅避免了原本在3D打印机床与数控切削机床转换时工件的夹持和取放所带来的定位误差,而且能提高制造精度与生产效率,节省设备的占地面积,降低制造成本。基于此,国内外众多学者对增减材混合制造设备进行了研发,对于推动增减材混合制造技术的进一步发展具有重要意义。

增减材混合制造技术的研究现状与进展

增材制造生产出的复杂零件的尺寸和几何精度以及表面质量由于无法满足直接应用要求,均需二次加工,制约着金属增材制造技术在航天工业等领域进一步发展,而增减材混合制造是突破该技术瓶颈公认的最有效解决方案。首先阐述了增减材混合制造技术原理,从设备集成和工艺研究两方面综述了国内外增减材的研究现状,介绍了增减材混合制造的工艺参数和缺陷检测,指出了增减材混合制造关键技术难点并指出方展方向。

柔性增减材混合制造工艺及加工设备的结构特性

基于所提出的柔性增减材混合制造系统概念的基础上,阐述了该制造工艺的工艺过程,并对整个制造系统的各主要加工设备的结构形式进行了深入研究。任何成熟沉积方式及其相应设备只要满足所给出的集成条件,即可添加到本系统中,实现沉积方式及其设备的"柔性"添加。进一步给出了适合本系统的一些常用沉积方式的结构形式,深入探讨了数控去除设备、应力消除设备、净化设备及工件/沉积盘分离设备在本系统中的结构形式。在此基础上,设计了针对所有加工设备的通用工作台的结构形式,描述了工作过程。这些研究为形成具体的柔性增减材混合制造系统奠定了基础。

用于电子束增减材技术的电子束气化切割工艺研究

电子束选区熔化具有能量吸收率高、成形效率高等优势,但其成形件表面粗糙度较差。对此,提出一种基于电子束选区熔化和电子束切割复合的电子束增减材技术,利用现有电子束选区熔化设备开发出针对316L不锈钢的跳转点扫和跳转线扫两种电子束切割方法,均获得深度大于1 mm的切割槽。结果表明:跳转线扫模式所得切割槽的深宽比更大且槽宽上下一致,其切割效率约为跳转点扫模式的8倍;跳转线扫模式得到的最优切割槽侧表面粗糙度优于Ra10μm,且热影响区沿着切割槽向下逐渐减小;将跳转线扫切割方法与电子束选区熔化相结合,得到的成形件侧表面粗糙度从Ra25μm以上降至约Ra12μm。