基材类型对钛合金电子束熔丝沉积成形的组织与硬度的影响

采用TC4钛合金焊丝,在α钛合金、α+β钛合金和β钛合金表面进行电子束熔丝沉积增材成形试验,研究了异种材料增材成形时基材对成形层及附近材料的显微组织和硬度的影响规律。结果表明:成形层的宏观组织均是沿成形高度方向外延生长的粗大柱状晶,基材类型对柱状晶的尺寸有较大影响,TB5为基材时柱状晶尺寸较小;成形层的微观组织为典型的网篮组织,但以TA3为基材的成形层中α片层较为粗大且无马氏体α’相,以TC4为基材的成形层中片层α相的尺寸较小,而以TB5为基材的成形层中有α’相析出,且越靠近基材,α’相的尺寸越小,数量越多。在基材原表面附近的基材内部有一层过渡区域,其中部分金属在成形过程中被熔化。熔化区尺寸与基材类型有关,以TA3为基材时熔化区最小;过渡区内材料的硬度发生明显变化,尤其是以TB5合金作为基材、表面沉积TC4合金时,该区域的显微硬度高于TB5和TC4合金的硬度。研究表明,基材的热物理性能对成形过程中热传导的影响、合金元素含量对材料组织转变的影响,是过渡区域内熔化区尺寸、成形层与过渡层中组织与硬度变化的主要影响因素。

α板条排列方式对电子束熔丝沉积TC4钛合金组织与拉伸性能的影响

研究了电子束熔丝沉积(EBRM)TC4钛合金堆积体横截面的低倍、高倍组织特征及不同特征位置的拉伸性能。结果表明,TC4钛合金堆积体低倍组织呈柱状晶形貌,随着堆积高度增加,柱状晶宽度逐渐增加,晶内组织有从模糊晶向清晰晶转变的趋势。高倍显微镜下模糊晶区α板条呈编织状排列,清晰晶区α板条呈平行排列并形成粗大集束。α板条的排列方式对拉伸强度影响较小,但对塑性影响较大。平行排列的α集束内易产生局部变形,导致清晰晶区拉伸塑性较低。

快速成形技术及研究动向

快速成形技术是采用逐点或逐层成型方法制造物理模型、模具和零件的一种先进制造技术。快速成形技术从产生以来,出现了十几种不同的方法,其应用范围主要在设计检验、市场预测等方面。

用正交试验研究分流叶片主要参数对性能影响

选择分流叶片周向偏置角度、偏转角、分流叶片进口直径以及叶片数4因素,每个因素各取3水平,制定了L9(34)正交试验方案.采用熔丝沉积成形(Fused Deposition Modeling,FDM)工艺制作叶轮,并同时制作了不含分流叶片的三个叶片数的叶轮.对其进行外特性试验研究,结果表明:添加分流叶片后对性能的共同影响趋势是泵的Q-H曲线更加平坦,Q-η曲线向大流量偏移,高效区变宽,Q-P曲线更加陡峭.分析了各个因素水平对性能的影响趋势,经过极差R分析得出各因素对扬程和效率影响的主次顺序.还针对大流量点的试验结果进行分析,发现其各个因素对性能的影响顺序不变,性能达标的方案数增多,说明在同样设计条件下,带分流叶片离心泵更适合于大流量工况运行.

FDM打印机精确控制系统的研究与实现

在FDM快速成形系统中,电机控制精度对于FDM的打印质量具有至关重要的影响作用。在对成形误差以及原型机进行研究的基础之上,立足于快速成形设备的控制系统,对不同控制系统形成的误差精度进行分析,引出基于光栅的闭环电机精确控制的有关方法。在硬件设计完成之后,依据优化之后的打印参数对主控程序进行设计,来实现对运动电机的控制效果。通过设计改进来提升成形的精度,最后通过实验方式来验证这种方法的科学有效。

FDM打印机精确控制系统的设计与实现

在FDM快速成形系统中,电机控制精度一直是影响FDM打印质量的关键因素。在对原型机及其成形误差研究的基础上,从快速成形设备的控制系统误差着手,分析了不同控制方法所导致的误差精度问题,提出了一种基于光栅的闭环电机精确控制方法。在完成硬件设计后,根据优化的打印参数进行了主控程序设计,最终实现了对运动电机的精确控制。通过改进设计提高了成形精度,并利用实验验证了该方法的有效性。

基于STL的斜壁结构支撑及自动生成算法

为进一步降低熔丝沉积成形设备的运行成本,同时提高成形效率,设计一种斜壁结构的支撑,基于STL模型提出并实现其自动生成算法.实验证明该支撑结构与常用直壁结构支撑相比,不仅能够有效辅助零件实体的成形过程,而且能够尽可能地减少支撑材料消耗量和成形时间.算法实用可靠,已成功集成至Power RP软件支撑模块中.