PLA材料在熔融沉积过程中的温度场分析

采用有限元的方法进行3D打印过程的模拟,建立了熔融沉积成型(FDM)有限元仿真模型,对PLA材料在FDM成型过程中进行了温度场分析,得到了在不同方向、不同时间的温度变化曲线。温度的变化对成型件的精度有重要影响。     

激光立体成形TC4热-变形行为数值分析

本文针对激光立体成形过程中的热应力变形问题,首先利用原位测量平台监测了一次沉积和二次沉积单壁墙过程中的温度场和基板变形历史,然后基于测量结果校验了有限元热力耦合模型,最后分析了激光立体成形过程中热-变形的演化规律。结果表明,模拟结果与实验结果相符。随着沉积层数增加高温区面积不断增加,且熔池前沿温度梯度明显大于熔池尾部。相比一次沉积过程,二次沉积过程中熔池温度明显较高,且升温速率更快。另外,初始沉积阶段的高温度梯度和冷却阶段的高冷速是诱导热应力和变形的主要因素。     

基于30CrNi2MoVA的激光熔化沉积工艺参数研究

使用30CrNi2MoVA钢粉末在激光熔化沉积设备上进行了相应的工艺研究,探索了激光功率与扫描速度对沉积层宽度和高度的影响,并对工艺参数与沉积尺寸进行了回归分析,建立了相应的回归模型,确立了工艺参数对沉积尺寸的影响规律。其中激光功率与沉积层的高度、宽度呈正相关,而扫描速度与沉积层的高度、宽度呈负相关。根据沉积层尺寸的标准差和沉积质量对线能量密度K进行分析,发现K值在85～200 J/mm沉积质量较好。在获取沉积尺寸过程中,采用了激光轮廓仪进行测量,其优点在于获取数据量大且精度较高,可为沉积质量判断、尺寸预测等进一研究提供充足数据。     

电火花沉积电极材料过渡机制及规律

利用旋转电极电火花沉积装置,在Q235钢表面逐层沉积1至6层铜合金涂层,计算分析了每层沉积厚度、过渡形态、表面和截面形貌,探讨了电火花沉积电极材料的过渡机制、形态和规律。结果表明：工件和电极的质量变化曲线相似,随着沉积层数的增加,质量变化量减少直至趋于稳定;沉积层以熔融物质团（液态、半固态）的形态过渡沉积生成,电极与工件材料在沉积层与基体界面处互相渗透,生成厚约20~30 μm的过渡层;工件材料对沉积层的稀释作用主要发生在过渡物质团结合处,对其内部影响极小,且随着沉积层数的增加而减小,沉积层由多层电极材料覆盖叠压构成;随着沉积层数的增大,放电能量利用率降低,单次沉积厚度降低,电极对沉积表面的磨削涂覆作用增大,电极材料沉积率有所下降。     

TC1合金表面新型电火花系统沉积WC-8Co强化层厚度研究

采用DZ4000新型电火花沉积系统在TC1合金表面沉积WC-8Co电极材料，研究多项工艺参数同时变化时沉积层厚度的变化规律。4个沉积层厚度影响因子分别为工作电压、电极转速、放电电容和沉积时间，每个影响因子设定4个工艺水平，进行四因素四水平正交试验。以WC-8Co沉积层厚度作为评价指标，分析试验结果，优化最佳的工艺参数。     

沉积温度及膜厚对离子镀银膜结构及摩擦学性能的影响

采用离子镀在不锈钢和45钢基体表面低温沉积银薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和真空摩擦试验机对低温沉积银膜的晶体结构、表面形貌和摩擦学性能进行了研究.结果表明:银膜的择优取向度随着沉积时间的延长和基体温度的降低具有明显变化;在-147℃沉积6 min条件下制备的银膜为表层具有(200)择优取向及底层为(111)择优取向的双层结构;银膜在载荷较高时也有较好的摩擦学性能.     

三维陶瓷零件低温沉积过程挤压力建模及自适应控制

在CNC机床上开发出一种新的三维陶瓷零件增材制造装置,在低于材料凝固点的温度下,将高固相膏体状陶瓷进行分层沉积成型,形成三维陶瓷材料零件。但在该三维零件沉积成型过程中,配置好的Al_2O_3材料由于挤压作用,会产生结块。当结块分解,膏体中气泡释放以及储料器中材料不断减少时,导致沉积过程的挤压力不断变化,使得成型过程不稳定,成形零件质量差。在分析三维陶瓷零件沉积成型过程的干扰因素的基础上,根据试验,建立了沉积过程中挤压力的动态模型,采用递推最小二乘方法进行系统辨识,完成了自适应挤压力控制器的设计,并进行了低温沉积控制过程仿真和实验。结果表明:该动态模型可以有效的描述陶瓷零件沉积过程的挤压力变化,所设计的自适应控制器可以有效的跟踪不同种类的参考挤压力的变化,实现稳定的三维陶瓷零件沉积过程。     

抗蛇行减振器温变特性及对车辆安全性影响

基于台架试验分析了油液温度对抗蛇行减振器动态特性影响(即温变特性),并模拟分析了抗蛇行减振器在实际工作服役过程中动态特性变化情况(即时域特性),借助于SIMPACK软件对抗蛇行减振器油液温度对车辆安全性影响进行了仿真分析。研究结果表明:随着油液温度升高,减振器吸收的能量、动态刚度和动态阻尼均减小,油液温度对相位角影响不明显;低温(小于0℃)对减振器吸收的能量、动态刚度和动态阻尼影响大于高温(大于0℃)对其影响。不论是低温还是常温,抗蛇行减振器在模拟时间5 h内,其动态特性变化不是很大。仿真结果表明抗蛇行减振器内部油液温度变化不会影响行车安全。     

模拟－测量结合反演焊接条件下材料热导率

联合数值模拟与温度场测量手段,反演了LY2铝合金焊接过程的热导率数据。将热导率数据分段线性化后,采用稳态下的低温数据及外推的高温数据作为初值,将其代入有限元模型中,模拟出焊接过程的温度场。使用热电偶测量了实际情况下的温度场,并计算温度模拟与测量之间的误差。应用遗传算法,计算出了不断改变热导率初值时温度模拟与试验间误差的最小值,此时对应的热导率数值即为所求。计算结果表明,热导率随温度变化速度的不同,出现不同的滞后现象。在此基础上,给出了焊接条件下热传导材料系数随温度及温度变化速度之间关系的模型。     

喷嘴参数对射流电沉积区域流场的影响

针对采用射流电沉积加工精度不高,沉积面积不易控制,沉积层均匀性差等问题,分析了长孔形射流喷嘴参数对沉积区域及沉积轮廓的影响。通过建立系统流体动力学模型,研究了长孔形喷嘴截面倾斜角度及喷嘴腔体长度对沉积区域流场的影响,探讨了在电场流场耦合作用下沉积层的轮廓分布状况。仿真结果表明,随着喷嘴截面倾斜角度由30°～70°不断增大,喷嘴出口处沉积液的定域范围可以缩小3 mm左右,定域性明显提高;而随着喷嘴腔体长度由40～80 mm增长,流体速度、压力和定域性的变化不大;沉积层厚度在喷嘴正下方区域最大,然后由中心向两边逐渐对称变薄。根据仿真参数加工出喷嘴并通过实验验证,实验结果与仿真结果基本吻合。