金属熔融涂覆成形薄壁件表面形貌与工艺

针对现有金属增材制造设备昂贵、成形效率低等问题,提出金属熔融涂覆增材制造(MFCAM).以锡铅合金为原料,开展基础工艺实验,研究流量、成形速度和层厚对多层单道成形件表面形貌特征的影响规律.通过统计分析影响因素,提高成形件表面质量,采用显微图像观察,结合波纹度对多层单道试件层间结合状态进行评估.研究结果表明,金属熔融涂覆增材制造成形效率为50mm^3/s,成形件表面波纹度的轮廓算术平均偏差为0.944 8,证明了MFCAM新工艺的可行性及高效性.

Sn63Pb37单层单道熔融涂覆样件工艺参数-截面尺寸建模与分析

采用Design Expert 8.0.6软件进行单层单道中心组合试验设计,将试验数据处理和回归模型建立有机统一,建立二次回归模型并进行回归方程显著性校验、回归方程拟合度校验及回归系数显著性校验,剔除回归模型方程中不显著变量,确定了工艺参数(涂覆压力、涂覆喷头至基板距离、扫描速度)与形貌特征尺寸回归模型。离线分析工艺参数-形貌特征尺寸二次回归模型,定量研究得到工艺参数对形貌特征尺寸影响规律,为后期深入研究金属熔融涂覆工艺参数及形貌控制提供依据。

石英玻璃光纤金属涂层在线制备工艺

金属涂层光纤较传统有机涂层光纤具有高热稳定性、抗振动干扰等显著优势,但金属涂层光纤的连续在线制备技术在国内仍处于探索研发阶段,这也直接导致金属涂层光纤无法大批量连续生产,一定程度制约了我国高功率光纤激光器的飞速发展。提出并研制了一种基于熔融金属冷凝涂覆法的金属涂层光纤在线制备装置,经与光纤拉丝塔耦合,能够实现边拉丝边涂覆金属,并且涂层厚度可控。基于该工艺成功拉制了涂层均匀、涂层表面质量良好、直径稳定的铝涂层光纤。通过实验和模拟计算,探讨了影响光纤金属涂覆层质量的影响因素,主要包括了光纤入口温度、液铝温度、模具孔径、接触距离等。通过研究,确定了最佳铝液温度为663~690℃,且发现涂覆厚度与铝液温度的线性递减关系;计算了拉丝速度与冷却距离的关系;给出了陶瓷上下模具螺丝的孔径大小、光纤与液态铝接触深度的最佳值。研究成果为金属涂覆光纤的批量生产问题提供了解决方案,为打破国际技术垄断奠定了基础。

基于图像反馈的涂覆成形形貌控制方法研究

成形层形貌的稳定性是影响最终样件外形质量的关键问题之一,研究成形过程与成形形貌的控制方法对实现金属熔融涂覆高效、稳定成形具有重要意义。为提高金属熔融涂覆增材制造成形单层单道成形质量和精度,提出一种基于图像反馈的形貌控制方法。通过CCD对成形过程进行实时图像采集,提取成形过程形貌特征,分析熔融涂覆成形单层单道宽度特征历程,研究不同帧间特征宽度相对差异ΔW与运动速度协同关系。基于Delphi&Halcon软件平台,开发了金属熔融涂覆增材制造可视化主动控制系统,将成形过程中监测数据与工艺参数设定结合,开展实验对系统响应速度、精度进行实验验证。研究结果表明此系统对成形样件形貌有显著改善,极大提高了单道宽度平滑性,宽度一致性平均提高幅度达55.16%。