三维扫描电子束快速成形技术

电子束与激光束加工同属高能量密度热源,其能量密度在同一段数量级,远高于其它热源,但电子束在快速成型领域内的应用远远不及激光.通过对激光和电子束的对比,阐述了三维扫描电子束快速成型技术的原理及特点,指出三维扫描电子束快速成型技术在航空航天、汽车零部件、医学等领域必将具有非常广阔的应用前景.     

电子束快速成形温度场模拟

利用ANSYS软件模拟电子束快速成形过程的温度场分布情况,电子束能量输入用高斯面热源表示,由于快速成形过程在真空室中进行,因此只考虑热辐射散热。同时模拟了单圆扫描、多个圆同时扫描和多个圆依次扫描的温度场分布.结果表明,对于成形一定宽度的圆筒,多个圆从外到里依次扫描的方式比较理想,用较小的束流就可以达到熔点以上温度,扫描范围与成形范围趋于一致,得到的成形件表面均匀平整,成形精度较多个圆同时扫描时容易控制.利用"生死单元"技术模拟了层层堆积快速成形的过程,从中可以了解快速成形过程的温度场变化情况,以优化工艺参数.     

基于LabVIEW的Fuzzy-PID温度控制系统的设计

针对电子束加热是在真空室中进行,能量密度高、工件温度变化快、控制难度大、数学模型难以建立等特点,提出了系统解决方案及控制机理.利用LabVIEW软件中的模糊逻辑模块(Fuzzy Logic)及仿真模块(Simulation Module)建立系统仿真程序,并通过仿真曲线获得优化参数.实验表明,该控制系统具有动态响应快、调整时间短、稳态误差小、超调量小等特点,从而证明了在以高能密度的电子束为加工热源过程中,采用Fuzzy-PID控制技术对被加工件温度进行控制,可以获得理想的控制效果.     

铝合金激光焊接过程有限元模拟与分析

激光焊接铝合金过程非常复杂,针对铝合金激光焊接过程的实际情况建立了有限元模型,试图通过有限元模拟的方法揭示激光焊接过程的特点.建模过程中激光热源模型考虑了表面热源和体热源,分别反映等离子体的影响和激光束的作用.利用有限元模型分析了激光焊接过程中小孔的形成和长大过程,同时将模拟结果与试验结果进行比较,模拟出的焊缝宏观截面形状与试验结果表现出较好的一致性,证明所建立的有限元模型是合理的.有限元模型可以用来预测实际焊接过程中不同焊接工艺参数下焊缝的成形情况,可以为激光焊接工艺参数的选择提供理论指导和参考,更好地发挥铝合金激光焊接的优势.