重熔扫描对激光选区熔化成形IN718孔隙缺陷的影响

激光选区熔化技术以其一体化制造特点和对于复杂零部件制造的优势，在航空工业领域受到广泛关注，然而孔隙缺陷在成形零件中始终不可避免，通常有未完全熔合缺陷、气孔和封闭匙孔三种。针对零件成形过程中形成的孔隙缺陷，探索三种不同重熔扫描策略的最优成形工艺参数，并对重熔消除孔隙的机理进行了分析。研究表明，使用高于初次扫描的功率进行重熔能够形成足够深度的熔池以消除熔道内部孔洞，且重熔工艺还能提高成形样件的塑性性能。     

激光选区熔化成形钛合金内部缺陷及其演化规律研究

激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形技术可实现形状复杂、尺寸精度高、力学性能优异零部件的直接成形,但成形工艺参数选择不当,则会在产品中引入缺陷,针对SLM成形钛合金内部缺陷的问题,研究了激光功率和扫描速度2个主要成形工艺参数对钛合金内部缺陷类型、尺寸及数量的影响,探索了缺陷的演化规律。结果表明,SLM成形钛合金内部主要有不规则形状、规则球形2种形态的缺陷。低激光功率(≤130W)、高扫描速度(≥900mm/s)区域主要为不规则形状缺陷,能量不足是导致形成该类型缺陷的主要原因;高激光功率(≥190 W)、低扫描速度(≤600 mm/s)区域主要为规则球形缺陷,能量过高导致合金元素气化是产生这类缺陷的主要原因。随着能量密度的增加,根据缺陷的演化规律绘制了SLM成形钛合金加工图,其中缺陷的演化呈现3个阶段,即不规则形状缺陷尺度逐渐降低区,微尺度不规则缺陷向微尺度规则球形缺陷过渡区和规则球形缺陷逐渐长大区。     

选区激光熔化成形Inconel 718合金孔隙缺陷的研究

目的 研究选区激光熔化成形Inconel 718合金的孔隙缺陷,对缺陷进行科学分类并探究其形成机制,建立熔池溅射特征与缺陷形貌的对应关系,优化工艺参数,抑制缺陷产生。方法 采用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱仪（EDX）分别对Inconel 718粉末的显微组织和化学成分进行观测,使用数字视频显微镜分析成形件内部缺陷,利用高速摄像机拍摄金属液滴的动态飞溅过程,并定量分析溅射特征参数。结果 随着激光功率的增大,能量密度升高,总的溅射数量增大,孔隙数量增多;当扫描速度增大时,能量密度降低,总的溅射面积减小,孔隙尺寸变小。当缺陷的圆度Circ≥0.731或纵横比AR≤1.368时,缺陷形貌由不规则向规则演变。当能量密度E=95.24 J/mm3时,相对致密度达到99.94%。经测量,所有样品的孔隙率和孔隙尺寸的平均值分别为2.249%和2.774 μm2。结论 孔隙缺陷可分为不规则的匙孔缺陷和规则的气孔缺陷两类,存在发生演变的圆度/纵横比门槛值。熔池震荡引起溅射特征变化,对应产生不同形貌特征的缺陷。减小激光功率和增大扫描速度可降低能量密度,使熔池震荡程度减弱,从而抑制缺陷产生,提高成形件的相对致密度。     

基于加工特征的B-rep模型几何变换算法

为了真实反映加工过程中零件的几何变换情况,对边界表示法模型的特征尺寸的改变和特征的删除方法进行了研究。基于拓扑结构保持不变的前提下,提出了通过延长特征邻接边实现面特征在法向方向上尺寸改变的几何更新算法和几何形状规则的特征的删除算法,针对几何形状不规则的非独立特征,提出了通过面对齐和合并面处理来实现特征删除的算法。经过几何变换后,确保零件模型面壳封闭,保证模型的合理性和完整性,能够通过模型重构映射零件的实际加工情况。最后通过软件实例验证了方法的可行性。     

射频等离子体球化钨粉的选区激光熔化成形研究

以不规则的钨粉为原材料,采用射频等离子体球化技术制备了球形钨粉,重点研究了选区激光熔化制造纯钨零件,系统研究了工艺参数(激光功率、扫描速度)对制备的纯钨样品致密化、显微组织、显微硬度和压缩性能的影响,从而反馈指导钨粉球化工艺参数的优化。结果表明：球化后钨粉形状规则且球化率高于98%,钨粉的振实密度和松装密度增大,流动性增强。同时球化后的钨粉具有良好的选区激光熔化适用性,打印样品件的致密度在84%-95.6%之间。研究发现,随 激光功率的增大,打印件的致密度、显微硬度和抗压强度呈先上升后下降的趋势,裂纹和孔洞减少。随着扫描速度的增大,打印件的致密度和硬度降低,裂纹增多。因此探究合适的打印参数对钨粉的选区激光熔化成形有着重要意义。     

不规则零件的无心磨削

介绍了无心磨床磨削不规则零件时的特点,阐明了无心磨削不平衡零件及局部有缺口零件的加工精度（圆度）差的主要原因是由工件的跳动引起的,通过对各种不同重量、不同形状、不平衡量及不同缺口的各类零件的无心磨削的加工精度进行分析后,归纳出无心磨削不规则零件的磨削特点,所得到的解决此类零件的磨削方法以及磨削不规则零件的最佳磨削参数,可供技术人员参考。     

交变电磁场检测激励探头的仿真与结构优化

应用COMSOL Multiphysics软件建立了交变电磁场检测缺陷的有限元模型,基于仿真模型分析了不同几何尺寸的磁芯对被检工件表面感应电流的均匀分布和工件缺陷检测效果的影响。研究了磁芯腿部高度、截面宽度和上部长度3个参数变化对工件感应电流均匀性分布和感应磁场信号分布的影响特征,得到了不同几何参数下的激励线圈对缺陷检测灵敏度的影响结果。在不同几何参数的U型探头激励下,得出了工件缺陷电磁场信号的特征分布情况以及检测缺陷时的最优磁芯几何参数,为U型交变电磁场激励探头的优化设计提供了依据。     

3D打印随形冷却模具零件的温度场和应力场数值模拟

针对3D打印随形冷却模具零件产生的热积累现象,数值模拟了打印过程中零件的温度场和应力场,并通过实验分析了热积累对打印质量的影响。在基板未预热条件下,打印零件温度分布的均匀性差,热积累效应的影响明显。热应力主要集中在零件底部与基板连接处,冷却后零件的残余应力和变形较大。打印模具零件表面的挂渣严重,尺寸偏差较大,硬度偏低。在基板预热150℃条件下,打印零件温度分布相对均匀,热积累效应的影响减小。由于温度梯度变小导致的局部热应力和残余应力减小,变形减小,打印零件表面挂渣减少,尺寸精度提高,硬度增大,打印质量更好。     

塑性变形区几何形状对成形产品内部缺陷形成和残余应力分布的影响分析

金属塑性成形时的变形区几何形状,不但对成形过程的多余功、摩擦功和总成形力有着巨大的作用,而且对成形零件的机械性能和组织状态亦有重要的影响。本文即是从成形零件的内部缺陷形成和残余应力分布两个方面,由力学和冶金学的角度,阐述了变形区几何形状对拉拔、挤压和轧制等金属成形工艺的影响,并对这些影响进行了分析。     

基于SLM技术的3D打印工艺参数对316不锈钢组织缺陷的影响

采用金属选区激光熔化(SLM)成形技术打印制备了316不锈钢,通过扫描电子显微镜(SEM)对比研究了不同SLM工艺参数下的组织缺陷,并测试了其致密度。结果表明,SLM技术打印的316不锈钢组织缺陷主要表现为孔洞和裂纹。工艺参数对其组织缺陷和致密度存在着显著的影响:随着扫描功率的逐渐增大,孔洞缺陷明显减少,裂纹数量也极少,试样的致密度逐渐提高;然而,随着扫描速度和扫描间距的逐渐增大,孔洞及裂纹缺陷均增多,试样的致密度逐渐降低。316不锈钢较优的SLM工艺参数为S=0.05 mm,P=450 w和v=1 500~2 000 mm/s,该条件下组织中只存在极少量的裂纹,试样的致密度高达95.62%。     

激光沉积制造特征分区定义及识别方法研究

激光沉积制造技术在飞机框、梁类大型件增材制造方面具有独特的优势,然而应力和变形成为阻碍该技术应用的瓶颈。因此分区工艺被广泛采用以离散制件的残余应力和缓解零件变形。然而,传统分区工艺不考虑零件的几何结构特征易导致不规则的分区搭接,从而引入气孔、熔合不良等缺陷。为了解决这一问题,提出了一种特征分区方法,根据典型框、梁结构件的片层结构几何形状特点,将特征分为“十”字形、T字形、L形和“一”字形4类,并对各类分区特征从形状、姿态和尺寸三方面进行限定,完成分区特征定义。提出一种基于区域骨架线检测的特征识别算法,利用骨架化算法有效简化特征并保留构型特性,采用向量叉乘法、定比分点法对特征区域骨架线完成特征角、平面姿态角及特征分支数等相关参数计算。通过比较计算值和定义值实现特征类型识别。采用典型飞机框件模型的切片数据对算法进行了验证,结果表明该算法能够快速而准确地识别各类特征,实现零件自动特征分区,为智能化增材制造技术打下基础。     

熔模铸造件表面粗糙度的结构力学探讨

本文就一个结构模型用物理参数对铸件表面的粗糙度进行了估算,并且讨论了工艺参数对粗糙度的影响。通过举例,证实理论值与实际值完全一致。 一、前 言 熔模铸型是由形状不规则、大小不同的砂粒组成。通过粘结剂将其无序地联接起来,形成无规则的孔隙系统。浇注时,铸型表面的液体金属,通过孔隙渗入铸型一定深度,并在界面张力与渗透压力的作用下保持平衡状态。此时,渗入到铸型表面颗粒之间的液体     

铝合金曲面斜法兰罩盖成形工艺的数值模拟与试验研究

研究了铝合金罩盖刚性模拉深预成形-新淬火-充液拉深终成形的多道次成形工艺。通过分析零件的几何特征,确定预成形中间构型的几何形状以及确定合理的冲压方向。基于有限元分析软件Dynaform对成形工艺进行模拟分析,优化成形过程的关键工艺参数,并进行试验验证与优化。研究表明:液室压力及加载路径对充液拉深成形零件质量影响较大,成形所需最大液室压力为15 MPa,充液拉深终成形后的零件壁厚最大减薄率为11.424%,侧壁与法兰没有明显的起皱趋势。试验证明对于该铝合金罩盖零件,采用刚性模拉深预成形-新淬火-充液拉深终成形的多道次成形工艺较传统多道次拉深工艺有明显的优势,可得到表面质量良好的合格零件。     

3D打印零件的转折角度对成形温度和应力的影响

在复杂零件的3D打印过程中,转角附近容易形成加工缺陷,如宏观裂纹、毛刺、毛边、塌陷等。为减小转角处的缺陷,通过对有转角零件的3D打印过程进行模拟分析,得到不同零件的温度场和热应力场的分布规律,以及机床加速度、角度大小、转角处温度、温度梯度和转角处应力变化的关系。模拟结果表明转角处的热应力不仅和温度梯度有关,而且和转角两边所成的角度密切相关。试验验证了模拟过程温度的正确性及成形角度对成形质量的影响。     

流线形拉深件冲压工艺分析及有限元数值模拟优化

利用Dynaform软件模拟流线形铝制品零件的拉深成形过程，得出冲压成形的FLD图，并优化板料形状和工艺参数避免产生缺陷。分析了成形工艺参数对成形质量的影响，制定了铝制品零件的冲压工艺方案。实际生产的产品无缺陷，满足质量要求。     

补偿环在热处理工艺中的规范使用

1　补偿环的设计1.1　设计原则零件渗碳淬火过程中产生变形与材料、原始组织、渗碳工艺、冷却介质及齿轮的几何形状等多个因素都有关系。有些零件因结构上的需要 ,各截面的形状往往不规则 ,使其在淬火冷却时温差大 ,形成分布不均匀的热应力 ,这时马氏体的组织转变也在不同时进行 ,故产生分布不均匀的组织应力 ,在两类应力的综合作用下 ,零件各部位的变形量不一致 ,呈喇叭状、腰鼓状、翘曲等。设计补偿环时应根据不同零件的具体情况加以区别对待 ,总体原则是零件加上补偿环 ,各截面形状应基本一样 ,以保证在渗碳淬火过程中 ,各截面的冷却速度…     

3D打印两相钛合金组织性能研究现状

3D打印成型技术由于快速性、低成本、高集成化、适用于加工复杂零件等显著优点,近几年来得到快速发展,但是目前还存在许多不足,如精度不高、材料性能不稳定等。随着3D打印两相钛合金的应用越来越广泛,国内外针对3D打印两相钛合金的研究也逐渐深入和成熟,通过指导工艺的改进方向来提高其综合性能。本研究针对3D打印中激光快速成型和电子束熔化成型两种技术的工艺进行分析,阐释不同成型工艺条件下两相钛合金宏微观组织特征、力学性能特点,得出打印成型工艺参数、热处理工艺等因素对其影响,为3D打印两相钛合金工程化应用提供借鉴。     

基于机器视觉的装配线上零件识别的研究

文章介绍了用于装配线上零件自动识别的方法,选取零件的颜色特征与几何形状特征,将两者组合成有意义的图像特征,作为识别零件的依据,本文针对实际的目标图像,通过对其进行图像预处理,再经过边缘检测求得零件的形状参数,重心坐标和零件的方向,获得零件图像的识别信息。实践表明,该算法简单,速度快,抗干扰能力强,能满足实际使用的要求。     

特征编码在摩托车盘类零件CAD中的应用

采用特征编码技术对摩托车盘类零件进行特征编码，根据码位对应的形状特征进行特征造型并定制成参数化图元，然后以零件形状特征的图元进行拼接，实现摩托车盘类零件的参数化设计。     

选区激光熔化TC4球化飞溅机理及其试验研究

目的 提升单熔道、单层面的成形质量和打印精度,通过对球化、飞溅缺陷机理的研究及试验探索,寻找减少其产生的最优工艺路径.方法 采用不同激光功率、点间距、线间距的打印策略成形单熔道,通过单熔道的成形质量,初步选取表面质量较好的成形工艺参数范围,进行单层面的成形试验.在单熔道、单层面成形试验中,进行球化、飞溅缺陷产生的研究和分析,探讨其产生机理及对表面质量的影响,并进一步进行单层面试验研究,找到合理的工艺参数取值范围,以此提升单层面表面质量.结果 球化、飞溅缺陷对于单熔道、单层面的成形质量及精度都有较大影响.能量密度是影响缺陷产生的主要原因,适当的能量密度可以提升表面质量,线能量密度在0.4～0.6 J/mm、面能量密度在4～6 J/mm2时,所成形的样件表面较为平整,球化、飞溅缺陷明显减少,成形质量好,精度较高.结论 当能量密度合适时,球化、飞溅缺陷明显减少,单熔道、单层面的成形效果好,流动均匀且连续.球化、飞溅缺陷有一定的规律性,可以通过最优工艺参数进行避免.