大型航空航天铝合金承力构件增材制造技术

金属增材制造技术凭借其个性化定制能力和高质量成形潜力,迅速发展成为影响航空航天设计与制造能力的一项关键先进技术.在简要总结金属增材制造技术分类和原理的基础上,阐述了高强铝合金在激光增材、电弧增材、电子束增材、固相增材工艺下的形性调控与成形机理研究进展,综合归纳了铝合金增材制造技术在航空航天领域的具体应用,展望了大型铝合金承力构件在形性调控、结构设计、材料体系、工艺数据库、智能化增减材技术等方向的研究.     

机器人型TIG焊自动化工作站的设计与研究

航天运载系统中的一些小尺寸薄壁件对焊缝质量要求较高,目前大多采用手工TIG焊,焊缝质量不稳定,易受人为因素影响。焊接机器人具有故障率低、焊接质量稳定的特点,设计了一种机器人型TIG焊自动化工作站,可实现自动化焊接、焊接参数可调,并具有弧长跟踪功能,能够自动调整焊枪高度,保证焊缝稳定。介绍工作站的总体设计和自动焊接功能的实现,详述弧长跟踪功能的实现方式,并通过直焊缝、环焊缝、方焊缝的焊接实验验证了自动焊接功能和弧长跟踪功能。     

基于层次分析法的毛/涤面料与黏合衬黏合工艺参数设计

以毛/涤混纺面料为例,采用NHJ-600型黏合机对3种不同衬料进行黏合实验。以黏合后复合织物的剥离强度、弯曲性、延伸性为评价指标,采用层次分析法,通过构造判断矩阵,分析面料与衬料在不同温度、压力、时间条件下黏合对织物延伸性能、弯曲性能以及剥离强度的影响,并优化了压烫工艺参数。实验表明:毛/涤面料与外衣黏合衬(PA、PET胶)黏合的最佳工艺参数为:温度130℃,压力0.3 MPa,速度2 m/min。     

基于NSGA-Ⅱ算法的同轴送粉激光熔覆工艺多目标优化

同轴送粉激光熔覆工艺的稳定性受诸多因素的影响,其工艺参数难以寻优。通过设计以工艺参数(激光功率、送粉速度、扫描速度)为输入、以反映熔覆层形貌和质量的特征参数为响应的中心复合实验,对比分析了响应曲面法的回归模型与神经网络对单道熔覆结果的预测效果。采用多目标优化算法NSGA-Ⅱ对三个工艺参数进行优化求解。结果表明:采用优化后的参数进行激光熔覆的修复件表面硬度增大了17.11%,基体热影响区深度减小了13.90%,熔覆效率增大了6.10%。     

304不锈钢多层梯度点阵结构压缩性能及梯度率影响研究

采用试验与有限元分析相结合的方法研究了变密度多层梯度点阵型金属减振结构的吸能性能。首先，以体心立方(Body-Centered Cubic, BCC)结构为基础单胞，分别设计了变直径BCC(Diameter BCC, DBCC)和变角度BCC(Angle BCC, ABCC)两种梯度点阵结构，并采用选择性激光融化工艺实现了304不锈钢多层梯度结构的制备。然后，对比研究了梯度点阵结构和均匀点阵结构的压缩和吸能性能。有限元仿真和实验结果均表明，DBCC结构自压缩过程开始，低密度层带动高密度层逐层坍塌，在小应变阶段具有较高的吸能效率，而应力分布不均匀导致其力学性能和整体能量吸收大小较均匀结构大幅降低。ABCC结构小应变阶段抗压性能强，压缩至大应变阶段发生逐层塌陷，一定程度上提升了结构的吸能性能，同时增大ABCC结构梯度率可有效提高结构的弹性模量和吸能特性。