基于FLUENT模拟的熔融沉积快速成型喷头工艺参数研究

喷头是熔融沉积快速成型工艺最重要的部件之一。对喷头结构进行介绍,分析出喷头几种重要的工艺参数,进行有限元理论分析,建立喷头三维模型,用FLUENT软件对喷嘴直径为0.2、0.5、0.7 mm时的喷头结构进行分析。分析其温度场、速度场、压力场,找到不同送丝速度下的挤丝速度、压力损失、喷嘴处温度之间关系。仿真分析结果表明:在成型过程中选择合适的工艺参数,可以防止材料在喷头内堵塞,提高成形表面的表面品质。     

FDM出丝过程对制件尺寸的影响及优化措施研究

熔融层积成型技术(FDM)近年来逐渐受到多个领域的广泛关注,而其制件的尺寸精度是制约FDM制件应用的重要原因之一。制件尺寸的精确与否受诸多因素的综合影响,文中针对出丝过程,重点分析了丝的挤出和填充的匹配关系对制件尺寸的影响,并相应设计了实验,分别从出丝模型理论推导和实验测量两方面量化了出丝倍率的优化设置值,最后以此为基础,提出了优化出丝过程从而优化制件尺寸的措施,经验证,这些措施能有效提高制件的尺寸精度。     

基于直流无刷电机的FDM打印机速度提升研究

FDM成型工艺的3D打印技术成本低、可打印材料多样,在多个领域得到了广泛的应用,但其打印速度慢在大模型制作以及小批量生产中受到限制。本文从提高移动速度入手,选用适合高速打印的UM结构,采用Marlin固件,利用FOC驱动的无刷电机代替X轴和Y轴的步进电机。所选用的无刷电机理论最大打印速度可以达到2,000mm/s;由于成型平台尺寸限制,理论最高打印速度为547.7mm/s;设置打印速度为400mm/s时对照组步进电机产生非常严重的丢步,撞击了打印机的边框,而无刷电机仍能完成模型打印;继续提高到500mm/s时由于喷头挤出速度和冷却速度与打印系统无法正常成型。     

直写铸造蜡沉积成型数值模拟分析与实验

熔模铸造工艺中蜡模制作周期长、开模费用高，而且不适合单铸件或中小规模生产，将基于快速成型的热辅助直写技术(DIW)应用于蜡模制造可以实现对零件研发的快速响应。熔丝质量是保证蜡模成型质量的前提，因此，探究挤出压力、挤出速度、打印速度、喷嘴内径、喷嘴与热床间隙等工艺参数对熔丝成型的影响。对铸造蜡直写挤出沉积过程进行流体动力学建模，利用数值分析法详细研究上述5个工艺参数对熔丝成型的影响，采用纵横比、紧凑度两个指标对熔丝进行评价，得出在不同速度比v/u 下可选择的最优间隙比h/d。通过实验验证了计算模型的正确性。结果表明：相较于理想截面模型，所提出的计算模型可以更准确地预测熔丝的截面几何特性，为铸造蜡直写成型过程最优工艺参数的选择提供参考。     

FDM成型机原型精度控制

在熔融沉积成型过程中,原型精度受众多因素的影响.分析成型机喷头的结构,建立送丝速度与喷头扫描速度的数学模型,求得成型质量良好状况下对丝材需求量的理想值.在加工过程中,以此量为标准严格地控制丝料压入喷头的速度,在环境因素和参数固定的前提下,会得到较高成型精度的制件.     

熔融沉积技术喷嘴结构尺寸优化研究

针对熔融沉积技术成型过程中丝材堵塞喷嘴现象，提出对喷嘴结构尺寸优化的思路。通过喷嘴出口截面温度场仿真，结合散热长度、出口长度及收敛角3个因素进行正交试验分析，得到喷嘴最佳结构尺寸组合。对比喷嘴优化前后实际打印过程及制件的表面质量、三维尺寸精度，结果表明：优化后的喷嘴能明显提高制件精度，同时可有效降低丝材堵塞发生的概率。     

基于Fluent的熔融金属填充焊接冲蚀孔形成过程数值模拟

针对熔融金属填充焊接工艺过程中液流冲蚀形成小孔的过程进行数值模拟研究. 分析确定该过程的控制方程和边界条件,建立二维轴对称模型. 利用Fluent软件,从物理过程出发建立凝固熔化模型以及热源模型. 利用VOF模型追踪金属相与气相界面,获得液流在不同的焊接条件下,冲蚀形成小孔的过程. 并通过获得的流场,温度场分析形成不同形貌小孔的原因. 利用锡铅合金为试验材料在堆焊过程中得到的焊缝截面形貌,试验结果表明,模拟计算得到结果与试验结果基本吻合.     

组织工程骨支架制备及实验工艺参数对成型质量影响研究

基于活塞挤压沉积成型方式制备组织工程骨支架,能够实现多种材料、速度可控、高精度的制备过程。使用材料为羟基磷灰石(HA)、聚乙烯醇(PVA)及加入适量丝素蛋白(SF),制备确定浓度聚乙烯醇材料,制备时按照HA∶SF为4∶1比例加入丝素蛋白,提高骨支架生物相容性。分析活塞运动速度、喷嘴挤出速度及运动平台速度的相互匹配,喷嘴距离运动平台高度,羟基磷灰石(HA)、聚乙烯醇(PVA)和丝素蛋白(SF)的配比等一系列工艺参数对于骨支架成型质量的影响。通过实验验证,解决了成形过程中成型材料堆积、呈螺旋状、拉丝及断丝问题,通过合理配比,在成型过程中不会出现丝材表面裂纹及材料坍塌现象。     

送丝角度与方式对激光熔丝单道沉积层成形的影响

为了研究旁轴激光熔丝增材制造过程中,焊丝送入熔池的方位对沉积层成形的影响,进行了不同送丝角度和送丝方式下的单道激光熔丝沉积试验,分析对比了沉积层的层宽、层高、表面粗糙度、截面形貌和基板熔深随送丝角度和送丝方式的变化规律.结果表明,旁轴送丝的送丝角度和送丝方式对激光熔丝单道沉积层的成形都有一定影响,且送丝方式大于送丝角度对沉积层尺寸和形状的影响;随着送丝角度的增大,3种送丝方式的基板熔深都逐渐减小,前置送丝和后置送丝沉积层的层宽逐渐减小,层高逐渐增大,而侧置送丝沉积层的层宽、层高和表面粗糙度则变化较小;前置送丝和后置送丝沉积层的截面形状呈对称的圆弧形,侧置送丝沉积层的截面形状不对称,最高点偏向焊丝一侧.     

用于人工骨制造的新型快速成型系统的开发及其工艺参数研究

采用先进的BP技术和仿生CAD建模进行新型生物活性骨制造的设计思想，开发了新型快速制造系统—气压式熔融沉积快速成型机。文章介绍了BP技术中FDM的基本工作原理及其特点，随后就所开发的AJS系统的基本结构、加工工艺以及各项工艺参数对成型精度的影响等方面做了进一步说明。研究证明，以气压作为挤压动力有效可行，系统工作稳定，加工精度高，不仅可以完成传统FDM的加工任务，而且通过自行研发的改性生物材料，还可以快速成型出人工骨的三维立体模型，是将模具制造和生物技术相结合的曲型案例。     

FDM的线宽衡量和断丝算法研究

简述了线宽的衡量准则,由此可以在给定条件下得到合理的线宽,同时给出了实验验证。结合具体的工艺实践,提出几种FDM断丝算法,根据实际情况可以恰当的选择断丝算法,使得运动中灵活断丝成为可能。最后提出了断丝防火墙的概念。     

FDM工艺出丝过程中影响丝宽的因素分析

介绍了FDM成型过程中的影响因素,阐述了影响出丝宽度的几种因素,着重分析了挤出速度和丝宽的关系,最后通过实验给出了输出电压与丝宽的关系式,并简要讨论了一下FDM工艺原型尺寸的正确补偿方法。     

Study on the strength and failure modes of laser welded galvanized DP980 steel lap joints

The mechanical properties of different sections of the laser welded galvanized high strength dual phase (DP) 980 steel lap joint such as the hardened zone (fusion zone and the grain coarsened heat affected zone (HAZ)), the softened zone (subcritical HAZ), and the base material were determined through mini-tensile tests. The numerically-predicted load–displacement curve and the sample rotation angle were verified by experimental measurements. The FE model considering the non-homogeneous mechanical properties was built based on the weld cross section geometries that were obtained under various laser welding conditions. The numerically-predicted von Mises equivalent strain concentrations and failure modes of the galvanized DP980 lap joints with respect to different laser welding conditions exhibit reasonable agreement with the experimental results.     

基于正交试验的车顶盖板冲压工艺参数模拟研究

针对车顶盖板冲压成形后局部最小厚度和最大厚度能够反映材料开裂和起皱的趋势,通过正交试验和AutoForm冲压模拟软件相结合,采用单因素试验和正交试验,以厚度变化量为评价指标,研究了压边力、冲压速度、摩擦系数、凸凹模间隙和拉深筋宽度对厚度的影响规律。采用极差和方差分析,确定了各因素影响的主次顺序以及不同因素对厚度影响的显著性,获得了最优冲压工艺参数,最后以实际生产出的实物模型进行验证。结果表明:厚度变化量随着各因素数值的增大而逐渐降低;各因素对最小厚度影响的主次顺序和选取的数值为:冲压速度1500 mm·s~(-1)、摩擦系数0.15、凸凹模间隙0.63 mm、拉深筋宽度18 mm、压边力200 kN。     

扁挤压筒设计

采用扁挤压筒挤压大型宽幅薄壁型材是一种非常有效的方法，它可以实现用高比压挤压大挤压系数，大宽厚比的薄壁宽幅型材。由于扁挤压筒需要在高温、高压、高摩擦等十分恶劣的条件下工作，应力状态十分复杂，而且局部拉应力很大，因此很容易在危险断面产生破裂。为了改进扁挤压筒设计，提高内套强度，通过在扁挤压筒优化扁孔参数基础上对不同比压、不同过盈量的扁挤压筒进行了分析，获得了各种不同情况下扁挤压筒等效应力数值，并给出优化扁挤压筒几何参数及结构。     

Neuron self-learning PSD control for backside width of weld pool in pulsed GTAW with wire filler

In this paper, the weld pool shape control by intelligent strategy was studied. A neuron self-learning PSD controller for backside width of weld pool in pulsed GTAW with wire filler was designed. The PSD control arithmetic was analyzed, simulating experiment by MATLAB software was done, and the validating experiments on varied heat sink workpiece and varied gap workpiece were successfully implemented. The study results show that the neuron self-learning PSD control method can attain a perfect control effect under different set values and conditions, and is suitable for the welding process with the varied structure and coefficients of control model.     

铸件模数Mc对A357合金二次枝晶臂间距及致密度的影响

研究试样直径和铸件模数Mc与铸件二次枝晶臂间(SDAS)的关系，通过测试A357合金不同凝固条件下铸件不同部位的SDAS，得出砂型铸造凝固条件下SDAS与铸件模数M之间的关系式。研究了铸件模数等对铸件致密度的影响，确定了获得高致密度铸件的合理的凝固条件。     

PMMA与304不锈钢激光焊接

研究聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)塑料与304不锈钢激光焊接热传导技术,采用正交试验法分析聚甲基丙烯酸甲酯和304不锈钢之间的焊接质量. 对焊接后的试样进行拉伸测试和切片试验,用能量密度定量判定焊接结果,分析多种焊接因素对抗拉强度和焊缝宽度的影响. 利用正交试验极差分析法对试验数据进行处理,获得透明聚甲基丙烯酸甲酯和304不锈钢之间激光热传导焊接的最佳焊接工艺参数. 结果表明,焊接因素对焊接强度的影响从大到小的顺序为焊接速度、脉冲宽度、保护气体流量、峰值功率、光斑直径和脉冲频率.     

立辊辊槽磨损对板坯断面形状的影响

针对热连轧粗轧段板坯在线调宽生产中立辊辊槽的磨损对轧制后板坯截面“狗骨”形状的影响,本文基于弹塑性有限元理论,利用有限元软件MSC．Marc,对在不同侧压量下,采用新立辊、磨损中、磨损后立辊和磨损的理想极限平立辊四种轧制条件下对应的板坯截面形状变化进行了仿真分析。得出了立辊辊槽磨损对“狗骨”形状的影响规律,随着磨损加深,立辊辊槽宽度增大,“狗骨”形状明显。     

钛合金离心精密铸造充型过程计算机模拟

建立了离心力场下铸造充型流动的数学模型 ,在自行研制的三维铸件充型 /凝固模拟软件 (CASM 3DforWin dows)基础上 ,研制开发了相应的离心力场铸造充型的计算机模拟软件。对钛合金薄壁铸件在重力场下及不同离心精密铸造工艺条件下的充型过程进行了实例模拟计算。计算结果表明 :在离心力场下金属液的薄壁充型能力比重力浇注强得多 ,而“拐头反充”式离心浇注方式是一种合理的离心力场下的铸造工艺方案