基于温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法

现有金属激光沉积成形工件是根据几何模型按照设定扫描路径层层叠加而成,不可避免造成局部热量累积,导致成形工件内部温度梯度大,产生局部应力集中,易引起工件变形开裂。对成形过程温度进行实时检测并实现动态扫描路径规划是解决工件变形开裂的根本途径。在研究不同基体温度对熔宽、熔高影响规律基础上,提出基于层面温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法。采用红外热像仪对沉积层面温度进行实时采集,提取不同温度分区轮廓;提出温度分区轮廓规则化方法,消除局部轮廓尖角,避免过熔覆;改进Weiler-Atherton算法,快速实现分层轮廓与温度分区轮廓的求交运算;针对不同温度分区采用适应性间距生成扫描路径,实现激光沉积成形动态扫描路径规划。试验结果表明：该扫描路径可有效提高成形工件质量。     

线、体能量密度对激光选区熔化AlSi10Mg合金致密度及缺陷的影响

基于激光选区熔化技术制备AlSi10Mg合金试样,探究线、体能量密度对致密度及孔隙缺陷的影响规律,并通过缺陷微观形貌及熔池特征分析,揭示了缺陷形成机理。结果表明,相同线或体能量密度不同样品的致密度存在明显的差异性,采用线、体能量密度协同分析,不同样品的致密度差值显著降低。当线能量密度为0.12～0.28 J·mm^-1,且体能量密度为30～70 J·mm^-3时,样品致密度可达99%以上。此外,当线、体能量密度均较低时,形成孔隙形状不规则的未熔合缺陷,位于相邻熔池间且可贯通多个扫描层;当线能量密度较高时,形成孔隙尺寸较大的圆形匙孔缺陷,位于熔池底部。     

超声波对BT20钛合金激光沉积修复作用机制探究

通过ANSYS有限元数值模拟和试验相结合,研究了超声波对BT20钛合金激光沉积修复过程的作用。结果表明,超声波振幅为0.2～0.55 m时,能得到成形质量较好的修复层;当超声波振幅为0.4 m时,超声波对熔池的作用主要表现为超声的机械作用和热作用,而不是超声空化效应;超声的机械作用使得组织的气孔率降低,但是其机械作用不足以克服修复层晶粒外延生长的驱动力,没能阻止柱状晶沿沉积方向的生长;超声的机械作用将晶粒片层组织中的板条打断,而热作用使得熔池凝固速度降低,从而使板条变短变粗。     

感应加热参数对激光沉积修复基板温度场的影响

利用ANSYS有限元中的"生死单元"技术,在基板修复区和近修复区施加不同预热温度,模拟分析激光沉积修复过程温度场的影响规律;利用感应加热装置对TA15基板进行不同距离、不同基板厚度以及不同感应加热器形状的加热实验,并采用红外热像仪实时测量采集基板上表面温度,分析了不同加热参数对基板温度场分布的影响规律,为激光沉积修复过程中预置基体表面温度场的实时调控提供依据。     

电磁搅拌辅助激光沉积成形钛合金试验研究

为了研究磁场搅拌对激光沉积钛合金组织和性能的影响,将自行设计的旋转磁场引入到激光成形系统中,并进行了钛合金沉积成形实验。考察了不同磁场参数下试样的宏观形貌和微观组织,测量了激光沉积层的显微硬度。结果显示:磁场引起激光熔池的强烈对流,使单道沉积层的表面呈现下凹状;且在一定范围内,磁场搅拌速率越快,沉积层α片层组织越细密,硬度越大,可达440HV0.1。表明旋转磁场加剧了熔池的对流,从而加快了其冷却速度,细化了沉积层内的片层组织,并提高沉积层的力学性能。     

激光沉积修复TA15钛合金热应力的数值模拟

根据激光沉积修复的热传导特点, 利用有限元法中的生死单元技术, 建立了激光沉积修复TA15钛合金的过程模型, 采用参数化设计语言编程实现对多道多层激光沉积修复过程三维热应力场的数值模拟。研究了不同功率、不同扫描速度下以及对修复基体预热后热应力的动态分布规律, 并对热应力变化的原因进行了分析。结果表明, 随着激光功率的减小、扫描速度的增大热应力呈减小趋势, 对修复基体预先加热, 可以有效调控热应力的产生和演化, 为降低激光沉积修复过程中的热应力, 提高修复质量提供理论依据。     

大型齿轮齿形误差信号的采集与分析软件

简单介绍了大型齿轮在机测量仪的专用测量软件中关于齿形误差信号的采集和分析软件的结构和功能,并举例说明了软件计算精度可靠,证明了在机测量原理正确,误差分析结果对工艺调整具有重要指导意义。     

激光熔覆同轴送粉喷嘴研制

针对现有送粉喷嘴粉末汇聚性差、出粉口容易堵塞以及受热变形的缺点,设计了一种四孔式同轴送粉喷嘴。喷嘴中央为激光束及保护气通道,沿中心锥孔轴向均布的4个小孔,为粉末通道。建立了数值计算模型,应用FLUENT软件对粉末通道不同出口形状和不同倾角条件下粉末流场情况进行数值模拟,选择最优方案。计算结果表明,在其他工艺参数一定的前提下,采用收缩出口与粉末通道倾角为70°时有利于改善熔覆成形效果。最后利用研制的送粉喷嘴进行粉末汇聚、激光熔覆成形等实验,验证该送粉喷嘴的实验效果。     

快速成型制造中零件制作方向的优化方法

通过分析STL模型的几何特性和快速成型的工艺过程，建立了台阶效应、支撑面积和制作时间3个目标的优化模型，并分别利用遗传算法进行了求解，建立了独立满意度；然后采用线性加权法建立了综合满意度函数。利用遗传算法求解，得到优化的制作方向．实验结果表明，该方法能够有效地解决快速成型中的制作方向优化问题．