激光近净成形Ni-Cu-Sn合金

利用激光近净成形技术成形出无变形的Ni-Cu-Sn合金样品。沿沉积方向显微组织主要为柱状晶,呈外延式跨层生长,长度随工艺参数不同而变化。平均显微硬度HV0.2在1700MPa左右,而弹性模量和延伸率波动较大,这与高功率下近净成形颗粒全熔化的凝固特性有关。

激光工程化净成形技术的研究

激光工程化净成形技术是近年发展起来的一种新的快速成形技术 ,它将选择性激光烧结和激光熔覆技术相结合 ,不需要浸渗、热等静压等复杂后处理工序即可快速获得致密度和强度均较高的金属零件。本文介绍一种激光工程化净成形实验系统的组成 。

真空热处理对激光近净成形In625和C-276合金性能的影响

对激光近净成形两种镍基高温合金Inconel 625和Hastelloy C-276分别进行热处理实验,然后分析热处理工艺参数对合金室温拉伸性能的影响。结果分析表明:在800,900℃去应力热处理后,Inconel 625合金抗拉强度提升不明显,而在1000℃以上进行固溶处理后,合金抗拉强度得到提高。1100℃热处理后,Inconel 625合金的抗拉强度与沉积态相比得到明显提高。在800,900℃去应力热处理后,Hastelloy C-276合金强度也未明显提高,而在1000℃以上进行热处理,随着热处理温度提高,合金抗拉强度逐渐升高。1150℃进行热处理后,Hastelloy C-276合金的抗拉强度与沉积态相比得到明显提高。激光近净成形工艺制备的两种镍基高温合金室温拉伸断裂方式为韧性断裂。

激光工程化净成形技术同轴送粉的研究

介绍了激光工程化净成形系统同轴送粉器组成和工作原理 ;通过试验分析可知 ,粉末送给量与步进电机转速成正比 ,加工层厚与粉末送给量成正比 ;激光焦点与喷粉焦点不重合是造成成形件侧表面粗糙、堆积高度波动、截面厚度不均匀和尺寸误差的直接原因 。

镍基合金Inconel 740激光近净成形多方向温度场

利用ANSYS有限元数值模拟研究镍基高温合金激光近净成形中沉积方向(单层10道(0o方向)、斜对角10道(12o方向)、单道10层(90o方向))对第一道的热影响规律,并结合实验对模拟结果进行进一步的验证。结果表明:沉积单道10层对第一道的热影响最大。随着层(道)数增加,3个沉积方向的温度梯度均减小,单层10道方向与斜对角10道方向减小趋势相同;熔覆过程中第一道上中心点应力σx由压应力逐渐转变成拉应力,并且沉积单层10道时第一道上的拉应力数值最大。观察镍基合金Inconel 740成型后的组织发现,柱状晶的生长方向从下到上呈外延生长特征并略偏向于材料沉积方向,与模拟结果一致。

激光近净成形CBN磨具温度场仿真分析

为了探究激光近净成形CBN磨具实验时的温度场分布,用Simufac.Welding对其进行三维建模数值模拟。采用高斯面热源和圆柱体热源组合热源,综合考虑对流、热传导、相变潜热及热物性参数的影响,分析了不同工艺参数下温度场的分布规律,另外进行了实际测温,验证了温度场仿真的可靠性,最后根据剖面显微硬度值分析了激光近净成形加工的急热急冷特征。

3D打印之激光近净成形技术专利分析

3D打印技术的革命性突破在于近年来该领域对钛合金、不锈钢等金属粉末的应用上。激光近净成形技术(LENS)近些年受到广泛关注。本文对激光近净成形技术的原理、专利申请状况、主要研发团队进行了分析。

激光工程化净成形同轴送粉的研究

激光工程化净成形技术是近年来在传统快速成形技术基础上引入激光熔覆技术而创造的一种新的快速成形技术。与选择性激光烧结工艺不同 ,激光工程化净成形工艺不需要浸渗、热等静压等复杂后处理工序即可快速获得致密度和强度均较高的金属功能零件。介绍激光工程化净成形工艺系统的组成 ,着重介绍同轴送粉器的组成和工作原理 。

大倾斜角薄壁结构激光近净成形实验研究

针对复杂装备零件的快速成形及修复问题,提出了一种在激光束与垂直方向之间设置预设夹角的方法,开展了不同预设夹角下无支撑倾斜薄壁结构的成形实验,研究了倾斜薄壁结构的大角度成形机理,给出了预设夹角范围的选择依据,以实现无支撑大倾斜角薄壁结构的成形。研究结果表明:成形过程中无支撑熔融粉末发生坍塌是导致最终成形结构形貌及角度成形精度不高的主要原因;当设定的预设夹角使得激光束与倾斜薄壁结构之间的夹角小于30°时,成形得到的无支撑倾斜薄壁结构形貌良好且实际倾斜角度与设计角度较吻合。给定工艺条件下,采用预设夹角的方式,最终成形得到了倾斜角度约为60°的倾斜薄壁结构,突破了激光近净成形方法成形无支撑倾斜薄壁结构的倾斜极限,成功获得了三元叶片样件。

激光近净成形SS316/Ni20复合材料的开裂机理

采用激光近净成形制备梯度材料时异种材料的混合易产生缺陷,严重制约了梯度材料的应用。采用激光近净成形技术制备不同成分比的SS316/Ni20复合材料薄壁结构,并利用OM、SEM、XRD、EDS等检测手段研究不同成分比时复合材料的显微组织、相组成及元素分布。对裂纹的微观形貌、裂纹断面的元素分布进行分析。结果表明:在给定工艺条件下,SS316质量分数为100%、20%~0时成形件形貌较好,无裂纹缺陷,SS316质量比在90%~30%时成形件发生开裂。裂纹沿晶界扩展,裂纹断面上晶粒清晰可辨,属于热裂纹范畴。成形件开裂主要原因是凝固过程中杂质元素在晶界偏析形成连续的液膜,以及硬质相在晶界上的连续析出,降低晶粒间的结合强度,使其在残余应力作用下产生开裂。

沉积效率对激光近净成形316L不锈钢组织及性能的影响

利用激光近净成形技术进行了316L不锈钢单道多层结构的制备。在相同的激光功率及扫描速度条件下,通过调整送粉率及层间提升量实现了不同沉积效率的成形,并讨论了不同沉积效率下成形结构的微观组织及力学性能特征。结果表明,在一定的激光功率及扫描速度条件下,随着送粉率及层间提升量的提升,沉积效率由初始工艺参数条件下的12.14 mm^3/s提高至22.62 mm^3/s,提高了86.3%。同时成形单位有效体积消耗的激光能量由初始工艺参数条件下的98.84 J/mm^3降低至53.06 J/mm^3,能量利用效率提高了46.32%。成形结构的微观组织呈柱状枝晶形态,随着沉积效率的提高,枝晶长度呈明显的增大趋势。性能检测结果显示,不同沉积效率下的样件力学性能保持了较高的一致性,并未随沉积效率的提高而降低,成形样件抗拉强度及屈服强度分别稳定在510 MPa与290 MPa,延伸率稳定在40%左右,显微硬度也未出现明显波动,处于180 HV,均达到了锻造的同等水平。该研究表明,在一定的工艺参数范围内,可以实现沉积效率及力学性能的协同优化,达到低能耗高效制备高性能零件的效果。

金属粉末激光快速成形的工艺及材料成形性

对比了3类金属粉末激光快速成形工艺:选区激光烧结;选区激光重熔,或称选区激光熔覆;以及直接激光沉积,或称激光净成形.提出了其分类依据是金属粉末与激光的作用机制,以及由此导致的金属粉末激光成形机理.综述了上述3类激光快速成形工艺的成形原理、成形材料及工艺优劣,分析了"球化"效应、翘曲变形、以及裂纹等对金属粉末激光成形性的影响规律及相应解决措施.

激光近净成形工件边缘凸起的数值模拟

为了分析激光往复扫描下薄壁工件的边缘凸起问题,文章建立了熔池的二维热传导和流体流动模型,分析了多层工件的熔池温度分布和形貌特征;通过计算有效送粉量,得到多层工件的成形高度预测,解释了边缘凸起的形成原因。激光在每层工件的边界处改变扫描方向,熔池被连续加热而扩大,导致熔池与粉斑的重合面积扩大,增加了有效送粉时间,进而导致工件边缘处熔融的粉末过多、形成凸起。数值计算结果表明,缩小粉斑面积能有效减小边缘凸起问题。

激光近净成形Inconel 718高温合金的力学性能与耐腐蚀性能

以气雾化Inconel 718高温合金粉末为原料,采用激光近净成形增材制造技术制备用于酸性油田密封件与管道的Inconel 718合金,然后采用2种不同工艺进行热处理。通过扫描电镜与透射电镜观察、拉伸试验以及电化学腐蚀试验,对该合金的组织、力学性能和耐腐蚀性能进行分析和研究。结果表明:激光成形沉积态Inconel 718合金的主要缺陷为空心颗粒和氧化物颗粒,合金具有优异的抗腐蚀性能,但力学性能较差,抗拉强度为866.9 MPa。经过热处理后,由于γ″和γ′复合强化相的析出,合金的抗拉强度明显提高,伸长率降低。其中经均匀化+固溶+双时效处理的合金具有更优异的力学性能,抗拉强度达1 211.9 MPa,满足油田密封件管道的性能要求,且腐蚀性能优于目前用于酸性油田的轧制态Inconel 718高温合金。

激光近净成形GH99合金的裂纹分析

对GH99合金在激光近净成形过程中裂纹形成的原因进行了研究和讨论,提出了优化工艺参数的解决办法。结果表明:内部裂纹呈现为短线状-针状,其在柱状晶晶界或二次枝晶间形成,垂直于沉积方向,沿细密的定向组织晶界分布和扩展;在晶界上Al和Ti元素的富集容易析出γ′(Ni_3(AlTi))相,弱化了晶界,使晶界熔化并在凝固时难以补缩,造成裂纹形核;在快速的热循环过程中,残余应力的不断累积造成裂纹沿晶界扩展;通过优化工艺参数以降低热输入,可以克服GH99合金在激光近净成形中的热裂纹形成,实现构件的无裂纹增材成形。

激光近净成形中熔池宽度实时监控系统的研究

在激光近净成形过程中,为了快速有效地获取熔池区域信息并加以控制,文设计了CCD同轴拍摄系统获取熔池的双色图像,可以准确地获得熔池区域的图像信息,并利用最小外接矩形图像处理方法快速有效地获取熔池宽度,通过PID控制器调节激光功率加以控制。实验表明,基于双色图像的CCD同轴拍摄方法和熔池宽度闭环控制系统有效解决了激光往复扫描下薄壁工件的边缘凸起和上下宽度不均匀的问题。

五轴联动与激光近净成形的混合制造技术研究

为了弥补加工制造技术上的局限性,在五轴联动计算机数控加工中心的基础上,采用增减材混合制造的技术方法集成激光近净成形制造装置,在结构上形成激光增减材混合制造装置;并基于UG后处理构造器开发增减材混合制造的后处理系统,在功能上实现对零件的增减材混合制造。结果表明,可实现复杂金属零件的一次成形,减少因多次装夹引起的加工误差和低效;相较于单一的增材、减材加工模式,产品成品率提高20%以上,加工时间缩短45%以上,支撑减少30%以上,尤其对于有封闭内流道的零件,其内流道表面精度达到0.6μm,有效延长零件的服役寿命,实现了零件弱支撑、无支撑、无干涉、高精度和高效率的加工。该研究可为激光增减材混合制造的工艺方案、制造模式、应用拓展提供参考。

体能量密度对Ni60/WC激光近净成型形貌和性能的影响

研究了体能量密度,及相同体能量密度下不同送粉工艺组合对LENS(Laser Engineered Net Shaping)制备的Ni60/WC样件的尺寸精度、缺陷率、显微硬度以及摩擦磨损性能的影响。研究发现,能量密度的升高使成型效率逐步上升;相同能量密度下,通过调控粉盘转速和气流量可以使成型效率提高。在能量密度333J/mm^(3)、粉盘转速6 rpm、气流量6 L/min的工艺下,获得了最高成型效率,最大高度为22.7mm。在能量密度283J/mm^(3)、粉盘转速6 rpm、气流量4 L/min的工艺下,获得最优机械性能,磨损率为36.04μm^(3)N^(-1)mm^(-1)。当能量密度为291J/mm^(3)时样块的显微硬度最大,为68.1 HRC,当能量密度为291J/mm^(3)时,缺陷率最小,为0.07%。

激光工程化净成形促进添加制造与修复技术的发展

本文概括介绍了激光工程化净成形工艺,总结了几个涵盖各种修复和自由成形方案的成功应用实例,并提出了这项技术的相关操作数据以及它的技术可能性和局限性,以便帮助读者更好地理解在什么项目中能够运用到它。

基于激光近净成形技术的桥梁模型制备方法研究

随着桥梁数量的日益增加,其结构安全性和耐久性检测与评估工作越发重要,基于桥梁模型开展多项性能指标的核验,对提升桥梁在日益增长的交通量和载重量情况下的安全性和耐久性意义深远。然而,当前桥梁模型制备存在制备时间长、消耗大、加工工具多、尺寸精度差且复杂结构部件无法制备等缺点,以桥梁结构模型制备方法为研究对象,针对材料合理性、细部尺寸准确性、各部件连接可靠性等技术需求,提出了一种基于激光近净成形技术的桥梁结构模型制备新方法并设计了一类桥梁模型制备装置,为分析桥梁新结构型式、探索复杂桥跨桥结构受力状态提供一种新思路。