基于增材制造的叶轮熔模铸造的工艺研究

以叶轮铸件为研究对象,设计了顶注式、侧注式和底注式3种浇注系统。借助AnyCasting软件,分析优选出最佳浇注系统。结合增材制造3D打印制作叶轮熔模,并采用熔模铸造工艺生产出了合格的叶轮铸件。结果表明,侧注式浇注系统充型过程平稳,卷气、缩松、缩孔较少,3D打印在熔模铸造中的应用,有效缩短零件开发周期,降低成本,大大提高了生产效率。     

航空零部件的金属增材制造光整加工技术研究进展

增材制造具有无需模具直接制造、材料利用率高,且对于结构复杂程度不受限制等优点,广泛应用于复杂化、轻量化的航空金属零部件一体化制造。但由于增材制造成形的零部件存在较高的表面粗糙度、复杂的残余应力分布以及难以消除的孔隙缺陷,严重制约了其在工业上的大规模应用。针对高使役性能航空零部件存在的表面完整性问题,概述了金属增材制造的原理及特点,总结了金属增材制造技术在航空领域的国内外应用现状,分析了金属增材制造零部件在批量生产与实际应用过程中所面临的困难与挑战。从加工机理、加工效果、应用范围等角度,重点阐述了化学、电化学、磨粒流、滚磨、激光等光整加工技术在航空金属增材制造领域的加工适应性,并对比分析了不同光整加工技术的优缺点,探讨了多种组合技术的多能场耦合协同效应,研究内容涵盖钛合金、不锈钢、铝合金、铜合金等材料,涉及管类、格栅、点阵、薄壁、曲面、复杂型腔等零部件结构特征。最后,针对航空金属增材制造光整加工领域的未来研究方向及关键技术作出思考与展望。     

丝材电弧增材制造技术研究现状及展望

丝材电弧增材制造技术因其成形速度快、成形件尺寸灵活等优点受到越来越多的关注,尤其是大尺寸、复杂形状构件的高效快速成形,丝材电弧增材制造有着其独特的优势。介绍了丝材电弧增材制造技术的工艺过程,从丝材电弧增材制造成形件的成形工艺及表面质量研究、成形件组织性能研究以及成形件残余应力研究三个方面综述国内外丝材电弧增材制造技术的研究现状,总结该技术现阶段在航空航天领域的应用情况,指出研究人员对丝材电弧增材制造技术的相关研究工作聚焦于工艺优化和过程控制两个方向,怎样才能通过熔滴的平稳过渡获得高质量的成形件,如何有效控制逐层堆积过程中晶粒及显微组织变化,以抑制零件内部不良组织的产生是需要继续研究的问题。     

焊接增材制造研究新进展

焊接增材制造技术作为一种新的制造技术,近些年来得到了世界各国的重视。简要介绍了金属材料增材制造的特点,重点阐述了近年来国内外采用不同焊接方式进行增材制造的研究,并分析了各种焊接增材制造技术的优缺点。由于目前对于增材制造技术的研究还没有一个详细的、完善的体系,提议建立一个类似"材料基因组计划"的数据库,各研究机构之间共享数据,必定会促进增材制造技术的飞速发展。     

增材制造技术的发展

增材制造技术是近30年快速发展的特种加工技术,其优势在于三维结构的快速和自由制造,被广泛应用于新产品开发、单件小批量制造。通过对增材制造技术设备和应用情况的介绍,阐述了我国增材制造技术的发展趋势和关键技术。未来增材制造技术将向着三个方向发展:一是日常消费品制造方向;二是功能零件制造方向;三是组织与结构一体化制造方向。     

仿形组合磁极研磨增材制造复杂表面工艺研究

目的 改善零件表面质量,延长零部件使用寿命。方法 应用Ansys Maxwell模拟仿真沿盘形磁极圆周开不同形状槽时磁极磁感应强度的分布。以钛合金(Ti6Al4V)材料增材制造的成形零件为例,基于磁粒研磨抛光技术,利用仿形组合开槽磁极对成形零件沟槽表面进行研磨抛光。结果 模拟结果表明,沿磁极圆周开均布矩形槽时,磁极的磁感应强度波峰值最大,波谷值最小,磁场强度梯度变化最大,最适合复杂工件表面的磁粒研磨。磁性磨粒粒径、磁极转速和研磨间隙等参数的设置都会影响研磨加工效果,经模拟和实验获得最佳工艺参数为磁性磨粒粒径180 μm、磁极转速1 000 r/min、研磨间隙2 mm。设置如上所述的加工工艺参数,成形零件沟槽表面粗糙度Ra由原始的10.70 μm降为0.52 μm,且其表面缺陷得到有效去除。结论 采用仿形组合开槽磁极应用磁粒研磨技术能够实现增材制造复杂零件表面的研磨抛光。     

增材制造镁合金技术现状与研究进展

镁合金具有轻质、比强度高、阻尼减振、生物相容性好、体内可降解等优点,在航空航天、汽车轻量化、生物医疗等领域应用潜力巨大。然而传统的镁合金铸造成形和变形加工技术在制备一体化复杂结构件上具有一定的局限性,制约了镁合金在上述领域的应用普及。增材制造是一种根据三维模型数据逐层熔化沉积的先进技术,有望成为镁合金复杂构件制备的重要技术途径。本文概述了近年来增材制造镁合金的研究进展,重点对选区激光熔化(SLM)和电弧增材制造(WAAM) 2种主要增材制造的工艺研发现状和影响因素、微观组织、力学性能及耐蚀行为进行分析与总结。研究表明,工艺优化后SLM和WAAM等技术均可获得致密度> 99%的镁合金试件,并且能够获得与传统制造镁合金相当的力学性能和耐蚀性能,增材制造镁合金表现出极大的工程应用潜力。最后,从材料优化、工艺改进及性能评价等方面对增材制造在镁合金中的未来发展趋势与研究方向进行了总结与展望。     

金属熔丝增材制造技术的研究现状与展望

随着现代计算机技术的快速发展,增材制造技术在诸多工业领域得到了广泛应用,逐渐成为智能制造技术的典型代表。其中,金属熔丝增材制造由于其成形效率高、成本低、材料利用率高等优势,已逐渐成为国内外增材制造研究的热点。介绍了金属熔丝增材制造技术的分类、应用范围、各自的优缺点和研究现状,重点讨论电弧熔丝增材制造技术的细分领域现状及应用,分析金属熔丝增材制造技术的未来研究目标与发展趋势。     

铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造技术

为解决固相增材制造过程送料不连续及层间界面弱连接的难题,提出了连续进给搅拌摩擦增材制造的方法,设计了一个带孔的储料腔和一个可对丝材进行热塑化并连续挤压的螺杆拓扑结构搅拌头. 结果表明,Al-Si合金丝材经由送丝孔进入储料腔,搅拌头连续热塑化并向下挤压材料,搅拌针在堆积层间的搅拌作用有效地提高了堆积层间的界面结合能力,成功实现了铝合金连续进给搅拌摩擦增材制造成形并解决了层间界面弱连接的难题. 单层增材制造堆积层厚度平均为1.2 mm,Al-Si合金增材制造成形件沿堆积方向的抗拉强度和断后伸长率分别为207.1 MPa ± 3.2 MPa和19.6 % ± 5.3%,该技术为实现大型铝合金构件全固相增材制造提供了一种可行性方案.     

金属微滴喷射增材制造技术

金属微滴喷射打印是一种源于传统喷墨打印技术的新型增材制造技术,其具有高精度、高灵活性、适用材料范围广等优点,广泛应用于工业制造、教育科研、医疗卫生、建筑、军事、航空航天、艺术等诸多领域。该增材制造技术关键核心与技术难题是金属微滴喷射技术的开发与实现。本文结合笔者研究实践与国内外研究文献,系统地介绍了各类金属微滴喷射产生技术的原理、发展和应用现状,并对该技术研究方向和应用前景进行了展望。     

电弧增材制造工艺方法、增材焊料及后处理的研究现状

电弧增材制造以其沉积效率高、增材速度快的特点,在大型构件的增材制造中有很大优势,进一步发挥增材制造优势是未来重要研究趋势.介绍了电弧增材制造的工艺方法,对比不同方法的沉积效率和性能特点,指出激光诱导电弧增材和热丝增材可以显著提高增材效率;总结了添加剂和焊料对沉积件性能的影响规律,发现层间添加剂有助于提高沉积件的力学性能...     

电弧增材制造的热源光谱分析

针对电弧增材制造构件成形过程中的热量累积问题,利用光谱分析的方法计算了非熔化钨极惰性气体保护电弧焊(TIG)电弧增材热源的温度场。利用基于高速摄影的光谱采集系统获取增材电弧的特征谱强度分布,提出了基于标准温度法计算非对称增材电弧温度场的模型,并利用Boltzmann法对其进行了验证。结果表明两种方法的计算结果具有较好的一致性。增材电弧中焊丝减小了电弧单侧的半径,并造成电弧温度降低300 K左右;增材一层电弧中心温度达到19500 K,增材11层电弧中心温度达到18000 K;随着增材层数的增加,由于构件的热累积及构件形态的变化均使得产生带电粒子所需的能量减少,从而使得电弧产热减少,电弧温度逐渐降低。     

铝合金气缸盖增材制造试验研究

采用选择性激光烧结成形增材制造技术制备AlSi10Mg发动机气缸盖,对比测试了气缸盖产品和拉伸试棒在T6热处理前后的硬度、抗拉强度和断后伸长率的变化。利用激光粒度仪对AlSi10Mg粉末的粒度尺寸分布特征和粒形形貌表征的检测分析,借助金相显微镜和扫描电子显微镜对气缸盖的微观组织特征、共晶硅晶粒和固溶体晶粒的大小进行研究,并对其组织形貌与力学性能之间的对应关系进行了分析探讨。结果表明,热处理前后AlSi10Mg增材制造产品的硬度、抗拉强度和伸长率分别为126 HBW、445 MPa、6.5%和85.8 HBW、335 MPa、11%。     

增材制造技术在模具制造中的应用研究

介绍了增材制造技术的优点,阐述了增材制造技术在模具制造中的各种制造方法及特点,叙述了利用增材制造技术实现模具复合材料和梯度功能材料的应用,指出了增材制造技术的应用前景。     

增材制造金属零件抛光加工技术研究进展

金属增材制造在航空航天、医用植入等领域有良好的应用前景,但成型表面质量差,未经后处理加工无法满足高使役性要求,抛光加工是高性能金属增材制造技术链中的关键环节。概述了增材制造金属零件应用现状和生长过程固有的阶梯效应、球化效应、粉末粘附等特性,以及成型表面高粗糙度等形貌特征。在此基础上,重点综述了增材制造金属零件抛光加工中应用较广的电化学、激光、磨料流三种抛光技术的研究进展,以不同制造工艺、不同金属粉末材质、不同结构形式(多孔结构、高长径比流道等)的增材制造样件为主线,通过表面粗糙度、材料去除、表层残余应力、廓形精度保持性等技术指标,对增材制造金属零件抛光加工研究成果进行了归纳总结。最后展望了增材制造金属零件抛光技术的发展方向。     

铝合金增材制造技术研究进展

电弧增材制造成形普遍存在结构件的形貌误差较大和精度控制难的问题,针对摆动钨极惰性气体保护焊（Weaving-gas tungsten arc welding, W-GTAW）热源铝合金增材制造过程,研究了不同摆动角度及摆动左右停止时间条件下增材制造薄壁的尺寸和成形形貌特点。对比常规GTAW电弧增材制造,W-GTAW薄壁成形件可以获得更小的基板熔透量,并且摆动速度和摆动左右停止时间越小,薄壁高度越高,当摆动速度为3.0 × 10⁻² rad/s、摆动左右停止时间为0.15 s时,薄壁熔覆高度为15.91 mm,仅次于常规GTAW薄壁成形件;对于薄壁壁厚,在电弧摆动左右停止时间为0.25 s条件下的W-GTAW成形件壁厚为13.83 mm,相较于常规GTAW壁厚增加了2.67 mm,并且此条件下基板两端翘起角度仅为0.2°;对比常规GTAW增材制造技术,W-GTAW得到了最大精度为0.92的薄壁,而在试验条件下,适当增大摆动角度和摆动左右停止时间,薄壁尺寸精度可以得到进一步提升。

     

多材料增材制造研究现状及展望

随着高端装备对构件性能要求的不断提升,比如一个构件的不同位置需分别实现高强度、高韧性、高导热、耐腐蚀,增材制造亟需从单一材料结构向多材料结构突破,面向构件性能最优的多材料增材制造也成为研究热点.按增材制造材料大类划分,分别概述了聚合物、金属和陶瓷多材料增材制造技术原理、成形系统构建与优化、材料结合界面宏微观特性;介绍了...     

增材制造技术制备梯度材料研究现状

梯度材料是一种新型复合材料,其组成成分、微观组织和性能在空间上呈梯度变化.增材制造所具有的离散-堆积工艺为梯度材料的制备提供了新的路径,与传统的梯度材料制备工艺相比,增材制造方法可以实现一个或多个方向上梯度材料的制备,同时具有制备复杂结构件的能力.梯度材料增材制造工艺主要包括激光增材制造、电子束增材制造和电弧增材制造,...