电弧增减材复合制造精度控制研究进展

电弧增减材复合制造技术是一种将产品设计、软件控制以及增材制造与减材制造相结合的新兴技术。丝材电弧增材制造(WAAM),因其在金属增材制造中具有制备成本低、沉积效率高、材料利用率高等优势而备受推崇;又因其热输入高、成型精度相对较低而存在一定局限性。因此,亟待研发既能保证成形效率,又可以精确控制传热、传质、传力的增材复合制造技术。电弧增减材复合制造对于大型框架构件上肋板或类似薄壁墙体、筋板等构件的加工十分适合,可以实现降低制造成本和提高生产效率的目的。除增材制造精度和应力控制等问题外,增材后控形减材制造的切削问题不同于传统的去除加工,也受增材沉积表面不均匀性、增材余热和残余应力等因素影响。为解决上述问题,近年来为实现高速高效成形、精确控形控性的多种增减材复合制造方法不断涌现。本文对目前增材制造成形误差、增材后应力变形控制,以及增材后减材切削加工的相关研究进行综述,旨在探索金属构件增材复合带温减材制造的可行性,寻求合理利用增材余热,在保证最佳加工精度的前提下追求较小残余应力、良好材料微观性能和较高生产率的新型制造工艺。     

丝材电弧增材制造技术研究现状及展望

丝材电弧增材制造技术因其成形速度快、成形件尺寸灵活等优点受到越来越多的关注,尤其是大尺寸、复杂形状构件的高效快速成形,丝材电弧增材制造有着其独特的优势。介绍了丝材电弧增材制造技术的工艺过程,从丝材电弧增材制造成形件的成形工艺及表面质量研究、成形件组织性能研究以及成形件残余应力研究三个方面综述国内外丝材电弧增材制造技术的研究现状,总结该技术现阶段在航空航天领域的应用情况,指出研究人员对丝材电弧增材制造技术的相关研究工作聚焦于工艺优化和过程控制两个方向,怎样才能通过熔滴的平稳过渡获得高质量的成形件,如何有效控制逐层堆积过程中晶粒及显微组织变化,以抑制零件内部不良组织的产生是需要继续研究的问题。     

铌材的制造及应用

铌与钽相比,资源多、价格低、性质接近,是钽电解电容器最好的替代材料。本专题报道了铌电容器开发的进展情况。     

焊接增材制造研究新进展

焊接增材制造技术作为一种新的制造技术,近些年来得到了世界各国的重视。简要介绍了金属材料增材制造的特点,重点阐述了近年来国内外采用不同焊接方式进行增材制造的研究,并分析了各种焊接增材制造技术的优缺点。由于目前对于增材制造技术的研究还没有一个详细的、完善的体系,提议建立一个类似"材料基因组计划"的数据库,各研究机构之间共享数据,必定会促进增材制造技术的飞速发展。     

金属熔丝增材制造技术的研究现状与展望

随着现代计算机技术的快速发展,增材制造技术在诸多工业领域得到了广泛应用,逐渐成为智能制造技术的典型代表。其中,金属熔丝增材制造由于其成形效率高、成本低、材料利用率高等优势,已逐渐成为国内外增材制造研究的热点。介绍了金属熔丝增材制造技术的分类、应用范围、各自的优缺点和研究现状,重点讨论电弧熔丝增材制造技术的细分领域现状及应用,分析金属熔丝增材制造技术的未来研究目标与发展趋势。     

纯钛醋酸精馏塔的制造

醋酸精馏塔是维尼纶生产中的关键设备.维尼纶生产采用乙烯直接合成醋酸乙烯的工艺方法.该方法存在醋酸和醋酸乙烯的腐蚀问题.液相法还存在着氯离子的腐蚀作用.原有设备大多为进口设备,采用不锈钢制造,使用一段时间后腐蚀、结垢严重,经常泄漏,塔内塔盘使用Cr18Ni12Mo2Ti.不锈钢使用2～3年后,厚3mm的塔盘被腐蚀减薄到0.5～1mm,筛孔也被腐蚀增大.由于纯钛在同样的介质中耐腐蚀性能远远优于不锈钢,采用钛材可解决上述问题,从而可大大提高设备的使用寿命,减少停车次数和停车损失.     

双丝电弧增材制备Al-Mg-Zn-Cu-Sc铝合金工艺与组织性能

为改善Al-Zn-Mg-Cu铝合金电弧增材过程中出现的工艺和缺陷问题,利用双丝电弧增材技术,制备了Al-Mg-Zn-Cu-Sc合金. 根据电弧增材过程中的工艺以及成形情况,对该工艺中的送丝位置,送丝速度以及变极性频率等工艺参数进行分析. 通过工艺试验得到气孔含量较少和成型情况较好的参数并进行双丝电弧增材制造. 分析了不同扫描速度下的制备的Al-Mg-Zn-Cu-Sc合金组织以及力学性能,对微观组织和试样失效区域进行观察,确认了断裂类型和组织特点. 最终得到双丝电弧增材技术制备Al-Mg-Zn-Cu-Sc铝合金的工艺区间,明确了沉积态Al-Mg-Zn-Cu-Sc铝合金的基本组织特点.     

TC4钛合金电弧增材制造叠层组织特征

采用CMT电弧增材制造技术制造了TC4钛合金薄壁墙构件，并对其组织特征进行了研究. 结果表明，在电弧增材制造过程中，受其热输入、多次热循环及冷却速度的影响，在其构件中产生了从高温保留下来的贯穿数个堆积层的原始β柱状晶晶界、水平层带条纹、马氏体组织和网篮组织等. 显微硬度显示，中下部区域硬度相对较高，平均硬度为336HV 0.1，上部显微硬度有明显降低，平均硬度为323.3HV 0.1.     

钛制造,加工及应用技术的新进展

曾被称为“梦幻金属”的钛，作为工业材料，从生产使用到现在已有５０年的历史了，目前已经为人们所熟知．在泡沫经济破碎之后，大多数的材料产业都出现了负增长，但钛却增长显著．在日本，这几年钛的生产量有了很大的增加．从１９９６年开始，钛加工材的产量每年均超过１０ ０００ｔ，最近２年～３年，又增加到了 １３０００ｔ～１４ ０００ｔ。钛材这几年之所以增长如此之快，除了开发出很多更易于使用的钛合金之外，更主要的是由于面向一般工业及民品的钛新产品开发日趋活跃。以前，钛主要应用于航空航天领域，对钛的性能和质量方面的要…     

铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造技术

为解决固相增材制造过程送料不连续及层间界面弱连接的难题,提出了连续进给搅拌摩擦增材制造的方法,设计了一个带孔的储料腔和一个可对丝材进行热塑化并连续挤压的螺杆拓扑结构搅拌头. 结果表明,Al-Si合金丝材经由送丝孔进入储料腔,搅拌头连续热塑化并向下挤压材料,搅拌针在堆积层间的搅拌作用有效地提高了堆积层间的界面结合能力,成功实现了铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造成形并解决了层间界面弱连接的难题. 单层增材制造堆积层厚度平均为1.2 mm,Al-Si合金增材制造成形件沿堆积方向的抗拉强度和断后伸长率分别为207.1 MPa ± 3.2 MPa和19.6 % ± 5.3%,该技术为实现大型铝合金构件全固相增材制造提供了一种可行性方案.     

增材制造技术的发展

增材制造技术是近30年快速发展的特种加工技术,其优势在于三维结构的快速和自由制造,被广泛应用于新产品开发、单件小批量制造。通过对增材制造技术设备和应用情况的介绍,阐述了我国增材制造技术的发展趋势和关键技术。未来增材制造技术将向着三个方向发展:一是日常消费品制造方向;二是功能零件制造方向;三是组织与结构一体化制造方向。     

基于增材制造的叶轮熔模铸造的工艺研究

以叶轮铸件为研究对象，设计了顶注式、侧注式和底注式3种浇注系统。借助AnyCasting软件，分析优选出最佳浇注系统。结合增材制造3D打印制作叶轮熔模，并采用熔模铸造工艺生产出了合格的叶轮铸件。结果表明，侧注式浇注系统充型过程平稳，卷气、缩松、缩孔较少，3D打印在熔模铸造中的应用，有效缩短零件开发周期，降低成本，大大提高了生产效率。     

增材制造镁合金技术现状与研究进展

镁合金具有轻质、比强度高、阻尼减振、生物相容性好、体内可降解等优点,在航空航天、汽车轻量化、生物医疗等领域应用潜力巨大。然而传统的镁合金铸造成形和变形加工技术在制备一体化复杂结构件上具有一定的局限性,制约了镁合金在上述领域的应用普及。增材制造是一种根据三维模型数据逐层熔化沉积的先进技术,有望成为镁合金复杂构件制备的重要技术途径。本文概述了近年来增材制造镁合金的研究进展,重点对选区激光熔化(SLM)和电弧增材制造(WAAM) 2种主要增材制造的工艺研发现状和影响因素、微观组织、力学性能及耐蚀行为进行分析与总结。研究表明,工艺优化后SLM和WAAM等技术均可获得致密度> 99%的镁合金试件,并且能够获得与传统制造镁合金相当的力学性能和耐蚀性能,增材制造镁合金表现出极大的工程应用潜力。最后,从材料优化、工艺改进及性能评价等方面对增材制造在镁合金中的未来发展趋势与研究方向进行了总结与展望。     

摆动电弧熔丝增材技术研究现状及应用

传统的电弧熔丝增材技术在大型构件生产中容易形成残余应力影响构件性能,而摆动电弧熔丝增材技术可以有效改善残余应力,因此针对摆动电弧熔丝增材技术,综述了摆动电弧熔丝增材技术残余应力形成机理、消除或控制残余应力的研究和工艺方法;阐述了摆动电弧熔丝增材技术的工艺参数及增材路径对温度场及残余应力的影响,最后简要介绍了摆动电弧熔丝增材技术的应用案例,以期为提高电弧熔丝增材构件力学性能提供引导。     

金属3D打印数字化制造研究进展

数字化制造将传统的制造过程转化为数字模型,实现对整个制造流程的智能控制,进而快速生产出满足要求的产品。金属3D打印是一个具有多物理场强耦合作用、过程强时变扰动、内禀关系非线性以及多变量与多目标等特点的复杂物理过程,实现金属3D打印全流程的数字化控制,有望解决当前3D打印零件质量一致性和性能稳定性低的瓶颈问题,推动高质量3D打印技术的发展。本文首先分析了金属3D打印的技术特征和数字化制造的基本内涵,随后从3D打印过程数据在线监测、数字化仿真、物理与信息系统交互3个方面综述了金属3D打印数字化制造的研究进展,最后讨论了数字化制造在金属3D打印领域的未来研究重点,展望了发展前景。     

激光增材制造钛合金织构跨尺度分析

针对增材制造钛合金的组织特点,采用EBSD以及XRD的方法对增材制造TC11合金进行了织构分析,探讨TC11合金从微米级微观织构到厘米级宏观织构的变化规律,分析了EBSD扫描面积大小对织构分析结果的影响。结果表明,采用大面积EBSD拼接扫描的织构分析结果与XRD宏观分析结果一致。TC11合金β相具有001∥沉积方向的丝织构及弱(001)[010]板织构,α相的主织构为160 16 19∥[001]、2110∥[001]丝织构。     

增材制造钛合金凝固晶粒调控研究进展

钛合金由于比强度高、耐腐蚀好、高温性能好等优异的性能而广泛应用于航空航天、船舶、核电等领域。增材制造技术为大型整体关键钛合金构件的短周期、低成本制造提供了变革性途径,但增材制造产生的粗大柱状晶组织导致了构件的各向异性,限制了合金性能的充分发挥。进行晶粒调控以消除各向异性、提高力学性能成为近些年的研究热点。本文简述了增材制造钛合金构件典型晶粒形貌及形成机制,阐述了国内外在增材制造钛合金晶粒调控方面的研究进展,包括工艺参数优化、微合金化改性与新合金成分设计、外加能量场、后续热处理、新型增材制造工艺和多种方法复合等,总结了各类方法的调控机理和调控效果,对增材制造钛合金凝固晶粒调控的未来发展提出了思考与展望。     

基于同步辐射和中子衍射分析的金属增材制造关键共性问题研究进展

金属增材制造技术具有“微区超常冶金”和“激冷快速凝固”的本征属性。实现动态监测和控制增材制造过程中缺陷、应力和组织的演化,是该领域国际前沿研究的难点和热点。本文从航空、航天及汽车等领域中金属增材制造的关键共性问题入手,阐述了同步辐射和中子衍射两种方法在金属增材制造中的冶金动力学及内部缺陷原位分析,液态金属超常凝固,微观组织及相变过程,内应力的形成及演化行为的研究进展。最后,阐述了研究不足,并展望了金属增材制造的未来发展。