薄壁中空环形件的电弧增材制造工艺分析

基于冷金属过渡技术,研究了全封闭薄壁中空环形件的电弧增材制造工艺.首先在单层单道熔敷层圆弧形截面轮廓的基础上推导了单道多层熔敷层的叠加数学模型;其次建立了可根据薄壁结构尺寸获取合理工艺参数的等体积电弧增材模型,最后通过试验数据验证了模型的可靠性.基于该模型,建立了工艺参数(送丝速度、电弧移动速度)与成形件尺寸之间的关系...     

大倾角环形结构电弧熔丝增材工艺研究

整体式闭式叶轮因其性能优越、稳定高效、寿命长等优势在工业上应用越来越广泛。大倾角环形结构是整体式闭式叶轮的关键组成,其倾角变化大,不同倾角条件下,增材过程中熔滴过渡形式不同,造成逐层增材时层高层宽各异,层间焊道搭接亦不同,为电弧熔丝增材高质量近净成形带来了极大挑战。鉴于此,文中进行了大倾角环形结构电弧熔丝增材工艺研究,分析了其结构特征并形成了增材路径策略,即每层由2条环形轨迹搭接而成,同时轨迹法向与倾角相适应,还进行了进给速度、搭接率等工艺参数对成形质量影响的研究,在此基础上确定了合理的增材工艺参数,即送丝速度7 m/min,进给速度500 mm/min,搭接率50%。最终实现了大倾角环形结构毛坯的高质量近净成形。     

摆动电弧熔丝增材技术研究现状及应用

传统的电弧熔丝增材技术在大型构件生产中容易形成残余应力影响构件性能,而摆动电弧熔丝增材技术可以有效改善残余应力,因此针对摆动电弧熔丝增材技术,综述了摆动电弧熔丝增材技术残余应力形成机理、消除或控制残余应力的研究和工艺方法;阐述了摆动电弧熔丝增材技术的工艺参数及增材路径对温度场及残余应力的影响,最后简要介绍了摆动电弧熔丝增材技术的应用案例,以期为提高电弧熔丝增材构件力学性能提供引导。     

薄壁中空环形件的电弧增材制造工艺分析

在冷金属过渡(cold metal transfer,CMT)电弧增材制造过程中,熔池的流动行为极易受到电弧和熔滴的影响,从而严重影响堆积层的稳定性和成形件质量. 该文利用高速摄影结果及电信号参数波形图,引入热输入量计算公式,从特征电信号、熔滴过渡特征量、热输入量等方面定量分析了CMT + P模式下送丝速度及脉冲修正系数对熔滴过渡过程及单道成形形貌的影响,同时分析了脉冲变极性冷金属过渡(Advanced CMT,CMT + PA)模式下送丝速度及控制面板上的EP/EN修正系数ƞ对熔滴过渡过程及单道成形形貌的影响,为后续工艺优化提供参考和指导.

     

基于异构计算的电弧增材制造熔池尺寸在线检测算法

电弧增材制造过程中的熔池形态影响沉积态金属的成形,为了得到良好的增材产品,首先需要实现对增材过程的在线监测,以获取熔池形态尺寸等数据,为进一步反馈控制提供前提条件。在线监测的重点之一在于计算机的图像处理速度,而图形处理器GPU作为强大的图形处理设备,比CPU更适合做大量图像相关的计算。为此,文中采用CPU/GPU异构协同并行计算方法,试图通过调用GPU设备加速图像处理过程,以实时获取电弧增材制造过程中的熔池形态尺寸信息。试验结果表明,无论GPU调用与否,同一处理程序对同一视频处理所得到的熔池宽度结果基本相同,而当调用GPU后,每帧图像的处理时间大幅降低,处理效率得到很大程度的提高。因此,异构计算为电弧增材制造熔池尺寸在线监测提供了可能。     

大型电弧熔丝增材装备研究进展及现状

电弧熔丝增材制造工艺由于其操作流程简便,环境开放,可生产零件范围广等优点引起了世界各国学者的极大兴趣和广泛关注。大型电弧熔丝增材设备作为此工艺实际应用的硬件基础也成为了国内外学者以及企业关注的对象。本文对大型电弧熔丝增材设备进行了简要介绍,回顾了电弧熔丝增材设备的发展历史和介绍了电弧熔丝增材设备的最新研究进展。此外,本文还对大型电弧熔丝增材设备的未来发展方向进行了展望。     

镁合金电弧熔丝增材成形质量控制研究

针对镁合金CMT电弧增材制造表面成形质量控制难题,开展了AZ31镁合金电弧熔丝增材制造的沉积行为、成形特性研究,以及单道多层增材构件表面质量控制试验.结果 表明:镁合金电弧增材制造的工艺参数优选范围较大,电流为120～160A、沉积速度为10～12 mm/s时,沉积层宽度均匀一致,宽高比和接触角也较大;采用CMT工艺制...     

航空航天用电弧熔丝增材制造研究综述

电弧增材制造因其成形效率高、适用材料范围大、设备简单、工件尺寸不受限制等特点,在航空航天领域大型金属构件制备方面具有独特优势。对航空航天领域涉及的电弧熔丝增材制造(Wire and Arc Additive Manufacturing,WAAM)典型材料的微观组织及力学性能进行了总结分析,从增材过程工艺控制、增材后热处理以及复合增材技术三个方面综述了电弧熔丝增材工艺质量控制的方法,并概述了近年来大型金属构件电弧熔丝增材制造的应用情况,最后对大型金属零件电弧熔丝增材制造技术的发展方向进行了展望。     

关于钢铁制造流程优化与产品优化问题的讨论

强调在新世纪里中国钢铁企业要注意研究钢铁制造流程的功能 ,指出制造 (生产 )流程对钢厂的生存和发展有着广泛的关联度和综合影响力 ,制造流程的结构优化是钢厂增强市场竞争力和拓展社会经济功能的有效手段。简要地叙述了钢铁制造流程的构成要素是“流”、“流程网络”和“程序”。“流”按一定的“程序”在“流程网络”中动态有序地、准连续地、紧凑地运行 ,可以实现多目标优化。讨论了中国钢铁企业生产流程优化的现状和发展方向 ,还就中国钢铁产品优化过程中有关炼钢、轧钢方面的问题进行了总体性探讨。在新世纪前 2 0年 ,要集中有关资源加速发展薄板及其深加工产品 ,以实现中国钢铁产品的结构调整 ,同时也促进了钢厂结构的优化     

不同层间停留时间下电弧增材制造2Cr13薄壁件热力学行为

在电弧增材制造过程中,沉积件内部的热-力演变对成形件质量具有重要影响. 文中通过电弧增材制造三维有限元模型的建立,对层间停留时间分别为30,120,210,300 s的2Cr13沉积件温度场和应力场进行了模拟,模拟结果与测量结果基本一致. 结果表明,层间停留时间为30 s时构件的纵向残余应力分布显著差异于其它构件. 层间停留时间大于210 s时,再延长层间停留时间起不到明显降低应力的效果.电弧增材制造单道25层2Cr13薄壁件的层间停留时间在120~210 s之间较为合适.     

关于钢铁制造流程优化与产品优化问题的讨论

强调在新世纪里中国钢铁企业要注意研究钢铁制造流程的功能,指出制造(生产)流程对钢厂的生存和发展有着广泛的关联度和综合影响力,制造流程的结构优化是钢厂增强市场竞争力和拓展社会经济功能的有效手段。简要地叙述了钢铁制造流程的构成要素是"流"、"流程网络"和"程序"。"流"按一定的"程序"在"流程网络"中动态有序地、准连续地、紧凑地运行,可以实现多目标优化。讨论了中国钢铁企业生产流程优化的现状和发展方向,还就中国钢铁产品优化过程中有关炼钢、轧钢方面的问题进行了总体性探讨。在新世纪前20年,要集中有关资源加速发展薄板及其深加工产品,以实现中国钢铁产品的结构调整,促进钢厂结构的优化。     

PtIr高温合金电火花线切割工艺参数优化研究

为了提高PtIr高温合金电火花线切割加工的表面质量及减少切割边缘毛刺,研究电流、脉宽、脉间距对PtIr合金电火花线切割加工效果的影响。结果表明：加工过程的参数对材料的表面粗糙度及边缘毛刺有重要影响。对电火花线切割加工工艺参数进行了优化,电流为5 A、脉宽5μs、脉距5μs时、加工速度150步/S、钼丝直径0.1 mm时加工效果最佳,表面粗糙度Ra值为0.14μm,切割精度公差可控制在±0.006 mm内。     

激光增材制造工艺参数的研究现状

激光增材制造是采用激光对粉末材料逐线逐面熔合从而形成制件,其加工过程涉及复杂的物理与化学变化,获得的制件性能与众多因素相关,工艺参数是影响制件性能的重要因素,如何调整工艺参数,获得特定功能的制件或优化制件性能是目前该领域的研究热点之一。从试验研究、数值模拟、工艺优化3个方面阐述了国内外学者对激光增材制造工艺参数现有的研究方法及其发展趋势。     

车身零件拉延成形缺陷控制和工艺参数优化

起皱和拉裂缺陷是汽车车身零件在拉延成形中常见的成形缺陷。为了控制拉延成形缺陷,以某汽车发动机盖内板件为研究对象,通过Autoform建立有限元模型,并借助Design-Expert进行实验设计。采用数值模拟软件和实验设计方法对汽车发动机盖内板件的拉延筋阻力系数和压边力参数进行优化。优化后的最优参数组合为:拉延筋的阻力系数大小分别为A=0.3,B=0.3,C=0.4,压边力大小D=1.25×10~3kN。采用优化后的参数进行实验,实验得到零件无拉裂和起皱缺陷,表明本文采用的方法可以有效地控制车身零件拉延成形中的缺陷。     

多工位锻造工艺的多目标优化算法

针对多工位锻造过程中出现的充填效果不佳、折叠和载荷过大等问题,以凸轮零件为例,采用基于有限元模拟和近似模型的优化方法实现其工艺的多目标优化,并重点探讨直接搜索算法、粒子群算法、遗传算法等3种算法的优化效果。比较优化设计结果与初始设计结果,3种优化算法均较大程度地降低了成形载荷,改善了成形质量。其中遗传算法的总体优化效果最为显著,总体载荷从初始设计的534kN降低到391.9kN,降幅达到26.6%,3处难充填区域的充填效果得到很大程度的改善,达到了预期的优化效果。     

基于GA-BP混合算法的液固挤压工艺组合参数逆向设计

为改善液固挤压复合材料成形过程中金属的流动均匀性,减少制件的内部损伤缺陷,基于人工神经网络及遗传算法,采用改进的混合GA-BP算法建立了设计参数与控制目标的非线性映射关系。通过对样本集的学习,初步建立了液固挤压工艺组合参数知识库,将网络预测值与实验值进行对比,其最大相对误差不超过0.79%,说明采用GA-BP混合算法建立的预测模型具有较高的预测精度。利用所建立的预测模型,分析了模具参数和工艺参数组合对制件变形均匀性的耦合作用,为液固挤压工艺的综合设计与优化提供了理论依据。     

基于正交试验的冲压成形工艺参数多目标优化

以某车型的前隔板为研究对象,通过三维建模软件设计工艺补充面和压料面,借助有限软件对其成形工序进行模拟分析.将数值模拟和正交试验设计相结合,采用多目标优化方法优化前隔板零件成形工序的压边力和各段拉延筋阻力系数,得到优化的参数组合为压边力F=500 kN,拉延筋阻力系数K1=0.4,K2=0.4,K3=0.3,K4 =0.6.极差分析表明,对最大减薄率影响最大的因素为拉延筋阻力系数K2,对最大增厚率影响最大的因素为拉延筋阻力系数K3.实验结果表明,采用优化后的参数得到实际成形零件无拉裂缺陷且零件厚度满足要求.     

基于组合模型的MAG焊工艺参数多目标优化

以MAG焊焊接电压、焊接速度、送丝速度为可调工艺参数,开展了三因素三水平全因子平板对接焊和堆焊试验.基于试验数据建立了误差反向传播神经网络、径向基神经网络和克里金模型来预测焊缝余高、接头抗拉强度和冲击吸收能量.模型预测结果显示,所建立模型均能较好的预测焊缝性能,但是没有一个模型能同时最佳预测三种焊缝性能且各模型预测波动较大. 为了进一步提升预测精度和稳定性,将误差反向传播神经网络、径向基神经网络和克里金模型以线性加权法组合. 结果表明,组合模型能提升预测的精度和稳定性.基于组合模型,采用NSGA-II算法实现多目标优化,得到并验证了焊缝余高、接头冲击吸收能量和抗拉强度三者间的非劣解.验证结果表明焊接工艺多目标优化对实现焊缝综合性能整体最优以及焊接精细化应用具有较大的指导意义.