等离子弧焊直接金属成形技术的工艺研究

提出了一种基于等离子弧焊的直接金属成形新方法,通过对成形工艺的试验研究,确定了焊接电流、成形速度与成形轨迹宽度之间的对应关系;针对成形轮廓的表面质量问题,实施了根据轮廓矢量进行切向送丝的填充方案;并采用循环水冷的温控措施解决了成形过程的过热问题。     

金属-聚合物复合件微纳结构注射成形分析与实验

基于金属-聚合物复合件的成形理论与技术,提出了通过改善金属表面的温度、微观结构和聚合物成形时的黏度、压力等因素,利用注射工艺直接成形金属-聚合物复合件的新方法。研究了金属表面微结构形成的3种方法与形成的表面微结构的特点,构建了金属表面温度控制装置和系统。利用构建的温控系统和制作的模具,获得了直接注射成形的金属-聚合物复合件,并分析了不同的金属表面微结构与金属-聚合物界面结合力学性能的对应关系,验证了直接注射成形金属-聚合物复合件工艺的可行性。     

金属板材单点渐进成形技术的研究进展

金属板材单点渐进成形技术是一种新的板材无模成形技术,它可直接从CAD数据快速、经济地制造出复杂形状的板材件而无需昂贵的模具,并可广泛应用于样件试制和小批量生产。本文分析了金属板材单点渐进成形技术的基本原理、研究现状,探讨了存在的问题和发展趋势。     

基于脉冲微束等离子弧焊的快速成形系统中实时自适应送丝方式

对基于脉冲微束等离子弧焊的直接金属快速成形系统中,填充金属丝的熔滴过渡方式和送丝方向对成形轨迹质量的影响进行了研究。研究结果表明:“搭桥过渡”方式形成的轨迹形态连续、光滑;送丝方向固定的方式在成形与送丝方向间夹角过大的轨迹时,会发生熔滴未完全熔于熔池、金属丝与已凝固成形轨迹发生干涉等缺陷。根据研究结果研制了一个基于成形件断面轮廓实时调整送丝方向的自适应送丝子系统。论述了转角、合成速度、加速度等控制参数的确定算法。对自适应送丝方式和方向固定的送丝方式进行了对比试验。结果显示:自适应送丝方式避免了熔滴未完全熔于熔池、金属丝与已凝固成形轨迹发生干涉等缺陷,对保证成形轨迹的质量有显著作用。     

基于脉冲微束等离子弧焊的快速成形中的搭接参数

对基于脉冲微束等离子弧焊接(PMPAW)的直接金属快速成形中成形轨迹间的搭接进行了研究。建立了成形轨迹间的搭接模型,分析了成形轨迹断面宽度与高度之比(宽高比)、轨迹间的中心距、搭接率等参数之间的相互关系及其对成形件性能的影响。用HOOCr21Ni10不锈钢进行了不同搭接参数的成形试验,并对成形件进行了表面平整度、抗拉强度和断后伸长率的测试。试验结果显示,采用宽高比大的成形轨迹制作的零件其三项测试结果均高于用宽高比小的成形轨迹所制作的零件。成形件纵向抗拉强度和断后伸长率优于横向,采取了层间多方向交替扫描的成形方式来获得整体上各向同性的零件。     

性能梯度分布热成形技术研究进展

高强钢热成形技术对实现汽车轻量化,提高汽车的安全性能具有重要作用。传统的热成形技术所得制件具有超高强度,但塑性通常较低,综合力学性能不高。近年来,为了使热成形件兼具高强度和高塑性的力学性能指标,性能梯度分布热成形技术成为学者们的研究热点。通过分析性能梯度分布热成形技术的强化机理,对实现材料性能梯度分布热成形技术的工艺调控思路进行归纳总结;从加工工艺的角度出发,对当前实现性能梯度分布热成形技术的方法进行分析,对如何通过控制初始加热温度、模具冷却速度、改进模具材料和模具与成形件接触面积从而达到材料微观组织渐变分布、性能梯度分布的目的进行详细阐述;对国内外性能梯度分布热成形技术研究现状进行总结与分析,对性能梯度分布热成形技术的主要发展方向及其中存在的关键科学问题,包括理论基础、加热技术工艺实现、性能梯度分布模具设计等,进行深入探讨。性能梯度分布热成形技术对于精确成形、轻量化、高性能、短流程、低成本、环境友好有着重要的作用,是未来热成形技术发展的重要方向。     

直接金属快速成形制造技术综述

探讨了当前国际上直接金属快速成形工艺的研究开发情况,认为工艺中的材料沉积方式很大程度上决定了制件成形过程中热量的输入、传导以及耗散特点,而工艺中热作用的过程将对制件微观组织、力学性能以及精度产生至关重要的影响。基于此点提出以材料沉积方式对制件造成的热影响的差别将直接金属快速成形技术进行分类的方法,并依照该方法将目前的直接金属快速成形技术分为选区沉积、熔覆沉积和熔滴沉积三大类工艺。对这三类工艺的技术特点和主要应用方面进行了介绍,并简要探讨了各类工艺的发展方向。重点分析了目前在这三类工艺的研究中存在的主要技术难点以及目前采用的解决方法,认为改善零件微观组织、力学性能以及尺寸精度的根本途经是对沉积工艺中热量的输入和耗散进行更加合理的控制并尽量减小。     

激光直接金属堆积成形技术的研究与应用进展

阐述了激光直接金属堆积成形技术的原理、硬件系统和软件系统.重点介绍了激光直接金属堆积成形技术的国内外发展概况、研究热点和应用现状.阐述了激光直接金属堆积成形技术存在的主要问题,并对该技术的研究方向和应用领域进行了展望.     

激光直接金属堆积成形技术的研究与应用进展

阐述了激光直接金属堆积成形技术的原理、硬件系统和软件系统。重点介绍了激光直接金属堆积成形技术的国内外发展概况、研究热点和应用现状。阐述了激光直接金属堆积成形技术存在的主要问题，并对该技术的研究方向和应用领域进行了展望。     

直接金属激光烧结成形的机理及实验研究

探讨了直接金属激光烧结成形机理，分析了烧结参数与激光输入能量之间关系。在室温惰性气体环境下，进行了不同匹配参数下314不锈钢金属粉末的直接激光烧结成形实验，测试了成形件的微观组织结构和机械性能，研究了工艺参数与直接金属激光烧结成形件的微观组织结构及宏观机械性能的关系。为制定合理的激光烧结工艺参数提供了依据。     

弧焊快速成型过程线能量的控制研究

为了提高弧焊快速成型金属零件的形貌和组织力学性能,对成型过程中线能量输入进行了监控。根据监测到的熔池温度、焊接电流、焊接电压和进给速度预测线能量的变化,用专家PID方法控制送丝速度、焊接峰值电压和机床进给速度,实现了控制线能量稳定输入的目的。实验证明,基于温度的线能量控制成型方法可有效地控制成型层头部和尾部形状缺陷。     

SLM激光快速成型金属零件的组织及力学性能分析

为了对SLM快速成型不锈钢零件的组织及力学性能进行分析与研究,用SLM制备了拉伸试样进行拉伸试验,对其断口进行电镜扫描,分析其断裂特点;利用SLM设备制备了金属立体,进行显微硬度的测试、金相组织分析。实验结果表明:SLM快速成型金属件具有良好的拉伸性能、拉伸试样为韧性断裂;零件内部具有良好的致密性、晶粒细小,显微硬度高于一般奥氏体不锈钢;内部组织结构均匀,具有定向凝固特征;成型件物相主要以奥氏体存在。SLM成型金属件具有良好的组织特性及力学性能,能够满足实际使用的要求。     

金属热态塑性成形过程中组织演变的模型化研究

微观组织模拟已经成为热态塑性成形过程数值模拟技术研究的重点，其核心是组织演变模型的建立。概述了金属热态塑性成形过程中的微观组织演变及其模型化的研究概况，详细评述了描述材料组织演变的两类模型，即数值模型和随机模型，探讨了现有模型的基本概念、适用范围及工业应用等，并指出了组织演变模型研究中存在的不足及今后的研究重点。     

金属颗粒冷态高速微喷射增材制造工艺研究

针对金属零件三维自由直接成形工艺中普遍存在的高能耗、高热残余应力等问题,提出了金属颗粒冷态高速微喷射增材制造新工艺。以常温下的高压氮气作为加速气流,利用微喷枪将微米级的金属粒子加速至其临界速度以上形成沉积。针对高速微喷射增材制造平台搭建、具有高加速性能与高分辨率的微喷枪设计展开了研究,并在此基础上,进行了单点成形与单线成形的试验研究,通过最小特征尺寸的大小与稳定度分析新工艺成形精度与成形质量,通过微观结构与显微硬度分析新工艺成形件的基本力学性能。试验结果表明:在一定范围内,通过喷射压力的变化可以实现单点成形尺寸的线性可控,通过喷射压力与导轨移动速度可以实现直线成形线宽与层厚的线性可控;试验中的0.9 mm的最窄线宽与低于8%的线宽波动量保证了该工艺一定的加工精度与成形质量;致密的微观组织结构与较高的显微硬度值保证了该工艺成形件良好的力学性能;多层扫描时层与层之间致密结合保证了该工艺逐层累加制造的能力。研究表明,金属颗粒冷态高速微喷射是一种稳定可控,可行的增材制造新工艺。     

复杂油底壳一次拉深成形新工艺的数值模拟

分析了复杂薄板零件拉深过程的力学特征 ,阐明了提高板料成形性能的技术关键 ,提出了一种能大幅度提高板料成形性能的新技术。对一种拉深难度很大的复杂油底壳采用这一新技术的一次拉深成形、常规工艺的一次拉深成形及实际生产中采用的二次拉深成形三种成形过程进行了有限元数值模拟 ,比较结果表明 ,这一新工艺的一次拉深成形的效果最好。     

金属热成形的现代研究方法

针对以往对金属热成形过程和组织性能控制的研究存在许多困难和不足，提出了用热力学模拟、微观模拟和计算机数值模拟综合集成的方法研究金属材料热成形的机制与规律，为工艺过程和产品质量的科学控制以及新技术的开发提供依据。     

Experimental investigation of the effect of the material damage induced in sheet metal forming process on the service performance of 22MnB5 steel

The use of ultra-high strength steels through sheet metal forming process offers a practical solution to the lightweight design of vehicles. However, sheet metal forming process not only produces desirable changes in material properties but also causes material damage that may adversely influence the service performance of the material formed. Thus, an investigation is conducted to experimentally quantify such influence for a commonly used steel (the 22MnB5 steel) based on the hot and cold forming processes. For each process, a number of samples are used to conduct a uniaxial tensile test to simulate the forming process. After that, some of the samples are trimmed into a standard shape and then uniaxially extended until fracture to simulate the service stage. Finally, a microstructure test is conducted to analyze the microdefects of the remaining samples. Based on the results of the first two tests, the effect of material damage on the service performance of 22MnB5 steel is analyzed. It is found that the material damages of both the hot and cold forming processes cause reductions in the service performance, such as the failure strain, the ultimate stress, the capacity of energy absorption and the ratio of residual strain. The reductions are generally lower and non-linear in the former process but higher and linear in the latter process. Additionally, it is found from the microstructure analysis that the difference in the reductions of the service performance of 22MnB5 by the two forming processes is driven by the difference in the micro damage mechanisms of the two processes. The findings of this research provide a useful reference in terms of the selection of sheet metal forming processes and the determination of forming parameters for 22MnB5.     

Domex700MC低合金高强钢药芯焊丝CO2气体保护焊焊接接头的组织与性能

用药芯焊丝CO2气体保护焊焊接Domex700MC低合金高强钢,用光学显微镜、硬度计和冲击试验机等对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明：焊缝金属晶粒细小且分布均匀,有较多针状铁素体,但熔合区组织比较粗大,使熔合区附近塑性降低,为焊接接头的薄弱部位;焊缝金属显微硬度较高,为315HV,而在热影响区为225HV,出现软化现象;焊接接头力学性能优良,具有较高的抗拉强度（630．94MPa）和冲击功（135．34J）。     

不同成形工艺对金属密封件坐封效果的影响

针对整体机械加工成形的新型桥塞金属密封件在坐封后密封面出现裂纹缺陷的现象展开了研究。通过坐封过程力学分析和不同状态下组织形貌观察,得出产生裂纹的原因。在此基础上,提出金属密封件的液压成形工艺。采用数值模拟完成液压成形模具和工艺参数的优化设计,并进行密封件的液压成形试验和坐封试验。试验结果表明,液压成形工艺设置成形压力为180MPa、保压时间为5s时,所得金属密封件表面质量较好,坐封后不产生裂纹。液压成形金属密封件密封面不同状态下的组织形貌观测和液压成形过程中的受力分析进一步表明,液压成形过程中的径向压应力能够改善晶界开裂等现象,因此与整体机械加工成形的密封件相比,液压成形工艺可以明显改善坐封效果。     

Development of a new rheology forming process with a vertical-type sleeve with electromagnetic stirring

In this paper, a rheology forming process using a mid-pressure caster and incorporating an electromagnetic stirring system (EMS) has been demonstrated and adapted to the forming processes used to manufacture engineering components such as knuckles. After using the new rheological forming process to produce the knuckle, we investigated the microstructures and mechanical properties of the part by image analysis. Comparing this part to one fabricated by a process that did not use EMS revealed that this part was 30% better. In addition, it had a globular microstructure. Furthermore, this research provided a foundation for improving recycling and die life. The new forming process also provided energy savings because of low pressure die-casting conditions. The mid pressure die-casting process also improves productivity because of its shorter cycle times.