铋锡合金熔融沉积凝固过程及组织演变

采用数值模拟与工艺试验相结合的方法,研究了铋锡合金熔融堆积3D打印成形过程温度场变化,以及对成形件凝固组织演变的影响。结果表明,成形过程中各单元节点会经历若1干次热震荡,整个热循环曲线的震荡幅值不断变小。先被激活的单元节点所经历的热作用时间较长,且所经历热循环震荡的次数更多;在喷头直径0.2 mm,移动速度2 mm/s,成形间距2 mm,搭接率为50%,加热温度165℃,成形底板温度100℃工艺条件下,可得到致密度97.6%的3D打印金属件;通过对成形金属件截面微观组织进行扫描电子显微镜观察,可以观察到底层、中心和上层3个区域组织存在明显不同,其中中心区的显微组织为等轴晶组织,该现象与数值模拟分析结果具有一致性。     

选择性激光烧结翘曲变形模拟

建立了烧结过程的温度场、弹性应力应变场的有限元计算模型,开发了C++模拟软件,模拟了选择性激光烧结(SLS)过程的温度、残余热应力的演化,以及最终的翘曲变形。提出的改进移动热源加载算法提高了计算速度。研究结果表明:激光烧结过程中温度场不均匀,导致了热应力的产生,进而使制件变形,制件的上下部分收缩不一致,从而向.上翘曲。随着烧结制件增厚,其弯曲所需的应力增大,翘曲变形减小;选择合理的扫描方式可以使温度场更加均匀,从而减少制件的翘曲变形;随着激光功率增大,温度场更不均匀,热应力增大,翘曲变形增大。     

熔融沉积成形试件翘曲成因的分析与优化

以熔融沉积成形过程中成形件的翘曲变形为研究对象,分析变形产生的原因及其作用机理,建立了成形过程中成形件翘曲变形的理论模型,分析了堆积层数、成形室温度、试件尺寸和扫描速度对成形件变形的影响。针对以上因素设计试件进行正交试验,研究各因素对翘曲变形的影响程度,得出最大程度减小成形件翘曲变形的最优因素组合,提出了减小成形件翘曲变形的相应措施。     

大尺寸FDM模具防变形翘曲打印参数研究

在用FDM工艺打印模具过程中,其工艺是将材料熔融挤出堆积,粘结层与层之间存在在温度梯度,每层的收缩率不一致,容易造成模具翘曲变形、开裂。本文研究打印温度、内部网格填充、参数对模具翘曲变形和开裂的影响。     

金属熔融三维直写工艺研究

针对现有金属材料增材制造过程中存在的成本高,效率低等问题,提出一种采用常规热源的金属熔融三维直写技术,并在此基础上开发了金属熔融三维直写成形系统。实验以铋锡合金丝材为原料,开展了单道直写成形、单层直写成形和多层直写成形试验,研究了送丝速度、直写速度、喷嘴距平台距离和搭接率等主要直写参数对直写成形质量的影响。结果表明:金属熔融三维直写是一种有效的金属材料增材制造技术,通过优化直写工艺参数可以获得成形质量良好的单层成形和三维成形样件。     

铝合金微滴打印沉积制造中热应力3D动态仿真分析研究

翘曲、分层、开裂是7075铝合金微熔滴沉积制造过程中常见的缺陷,其原因主要是沉积制造过程中存在较大的温度梯度和热应力集中。为了探究热变形、翘曲和开裂的形成机理,采用有限单元法和单元生死技术,通过ＡＰＤＬ(ANSYS)编程,建立了气动按需熔滴沉积成形温度和热应力计算模型,分析了7075铝合金微熔滴逐点、逐层沉积三维制件过程中温度和热应力的动态演变规律。并使用7075铝合金微滴,在相同初始边界条件和工艺参数下进行了沉积试验,模拟结果与7075铝合金制件微熔滴沉积试验结果基本吻合,较好地反映了实际成形过程中零件的温度和热应力场变化规律,为减少或消除铝合金微熔滴沉积制造过程的缺陷提供了理论依据,从而促进了该技术在高熔点合金零件制备中的应用。     

7075铝合金微滴打印沉积制造中热力耦合3D动态仿真分析研究（英文）

翘曲、分层、开裂是7075铝合金微熔滴沉积制造过程中常见的缺陷,其原因主要是沉积制造过程中存在较大的温度梯度和热应力集中。为了探究热变形、翘曲和开裂的形成机理,采用有限单元法和单元生死技术,通过APDL(ANSYS)编程,建立了气动按需熔滴沉积成形温度和热应力计算模型,分析了7075铝合金微熔滴逐点、逐层沉积三维制件过程中温度和热应力的动态演变规律。并使用7075铝合金微滴,在相同初始边界条件和工艺参数下进行了沉积试验,模拟结果与7075铝合金制件微熔滴沉积试验结果基本吻合,较好地反映了实际成形过程中零件的温度和热应力场变化规律,为减少或消除铝合金微熔滴沉积制造过程的缺陷提供了理论依据,从而促进了该技术在高熔点合金零件制备中的应用。     

95W-5Ta激光粉末床熔融应力场演变及变形控制

以95W-5Ta混合粉末研究对象,针对95W-5Ta激光粉末床熔融工艺成形过程中存在的热应力较大和变形严重的问题,基于有限元方法对成形中应力场演变过程进行数值模拟. 模拟结果表明,应力变化是一个多重循环过程,增大激光功率和降低扫描速度都会导致热应力增大,分区扫描策略能使热应力均匀分布,避免在零件的敏感区域出现应力集中. 通过开展工艺实验分析影响变形量的因素,发现变形程度对激光功率更加敏感,同时与扫描线长度、层间交错角和扫描策略有关. 试验表明,采用较短的扫描线、67°层间交错角和较小的分区扫描能获得较小的变形量.     

金属微液滴竖直堆积成形工艺

通过对金属微液滴竖直堆积行为的研究,探索不同成形工艺参数下,金属微液滴竖直搭接堆积、铺展形貌的变化规律,采用有限元模拟与试验验证相结合的方法,揭示金属微液滴在较大的温度梯度及较小的成形空间下竖直搭接堆积成形过程中,熔体喷射、堆积、搭接相互影响机制机理. 结果表明,在金属微液滴竖直堆积过程中,熔体加热温度、基板与喷头的距离、扫描速度、扫描路径等工艺参数都会对成形零件的表面精度和内部质量产生很大影响,因此其工艺的匹配性研究对于提高金属微液滴堆积成形的3D打印零件精度和质量有很大的理论和实际指导意义.     

汽车同步器齿环锻压工艺的改进

利用Deform-3D软件对汽车同步器齿环成形过程进行模拟,观察并研究坯料成形过程中的变形情况,分析产生缺陷的主要原因。通过调节坯料的尺寸并进行模拟,最终制件成形效果良好。实际生产证明,理论模拟结果与实际生产相符,采用Deform-3D软件对制件成形过程进行模拟,可预测制件成形缺陷,经对成形工艺进行修正,提高了生产效率,降低生产成本。