电弧增材制造技术在材料制备中的研究现状及挑战

增材制造技术可直接低成本一体化制造复杂构件,成为最具潜力的材料加工技术。针对大尺寸复杂构件的低成本、高效快速近净成形,基于堆焊技术发展起来的电弧增材制造技术(WAAM)成为最合适的方法。综述了近年来国内外学者关于电弧增材制造技术在不同材料成形工艺参数及力学性能方面的成果,分析了工艺参数对不锈钢、铝合金和钛合金三种常见材料组织与性能影响规律,对未来电弧增材制造技术的发展方向进行了展望。     

冷滚打成形力及金属变形的有限元数值模拟

为了得到能够准确高效计算冷滚打成形实体零件外齿形的成形力和整体金属塑性变形情况的数值模拟方法,根据冷滚打成形的基本原理,建立了能够表征冷滚打成形实体零件外齿形特点的典型有限元模型,并参照实验条件进行了实例计算。所得计算结果与实验相比较,证明了该计算模型和方法能够有效反映出稳定成形时主成形力的平均峰值。同时金属塑性变形的计算结果能有效反映冷滚打成形齿形时的金属变形情况,能够预测和解释外沿飞边和纵向的弓形缺陷的发生。在此基础上研究了提高数值计算效率的方法,得出质量缩放因子取60 000、最小单元格长度0.25mm时可获得较高的计算效率。     

静压支撑单点渐进成形厚向应变分布研究

采用单点渐进成形技术单道次成形复杂形状的薄壁零件时，厚度分布不均匀及过度减薄易于引起板材的断裂和成形失效。将静压支撑引入单点渐进成形中，形成一种静压支撑单点渐进成形工艺；通过促进材料流动和厚向应变分布来提高板材厚度分布的均匀性。选用初始厚度为1 mm的1060铝板，以静压支撑单点渐进成形的圆锥台件为研究对象，通过数值模拟和实验研究分析了静压参数对厚向应变分布和材料流动规律的影响。结果表明：0～0.18 MPa的静压支撑有利于过渡变形区Ⅱ的快速成形，有利于主变形区Ⅲ的厚向应变分布；在有利压力范围内，静压压力越大，由Ⅱ区流向Ⅲ区的材料越多，厚向应变分布越均匀，制件成形性能越好。