双光源选择性激光烧结成型中预热温度场研究

双光源选择性激光烧结成型可以制作大尺寸的制件,但对加工面预热温度场的均匀性提出了更高的要求。提出了一种不等高预热方法,并用ANSYS分析了各加热管组在不同高度、不同辐射力时的受热面温度的分布规律,获得了最佳温度场分布时各个加热管的具体高度,并在实验平台中进行了验证。     

基于试验的SLS成型预热温度场研究

预热是选区激光烧结成型工艺的重要部分.结合试验,得到了同一水平面上的烧结密度变化规律和预热温度与烧结密度的关系,并得到了粉床表面预热温度场.结果表明,预热温度在成型缸内部区域较良好,而在靠近缸壁的区域较低.这可用于指导工艺参数的调整.SLS预热稳态温度场进行研究,这对于提高烧结件性能、减少翘曲变形具有重要意义,同时对提高加热的均匀性和零件的成型精度也具有重要意义.     

选择性激光烧结预热温度场的数值模拟

对选择性激光烧结（SLS）加热的研究多数集中在烧结过程上,而对预热过程的研究还很不完善.预热效果直接对加工质量产生很大的影响.本文针对预热过程的传热情况,建立了粉床温度场的三维解析数学模型,然后采用Matlab对特定管式加热装置下的粉床受热情况进行了计算,并将某些特殊点的模拟结果与试验数据进行了跟踪对比.结果表明：该点模拟值能极好的与实际温度的状况相吻合,优化设计预热装置后的加热效果得到明显提高.     

选择性激光烧结激光能量密度与温度补偿规律研究

选择性激光烧结（SLS）成型预热温度从成型缸中间到缸壁呈降低趋势,由于预热温度不均匀,导致SLS成型件密度不均匀。针对这一问题,通过增加激光能量密度对预热温度不足进行了补偿。通过试验建立了激光能量密度差△E与预热温差△T的经验公式,并比较了温度补偿前后烧结件的机械强度。实验结果表明,通过增加激光能量密度对预热温度不足进行补偿,提高了产品机械强度。     

选区激光烧结成型设备预热装置的研究

选区激光烧结(Selective laser sintering,SLS)成型设备中热能的传递与吸收是整个零件成型过程中极其重要的环节,热能的均匀分布和有效利用是决定SLS成型优劣的重要因素.然而目前通过选区激光烧结制造的零件普遍存在精度较低,表面质量较差,强度不够等问题,研究表明粉末的预热温度是影响制件精度和强度的重要因素.通过建立辐射系统的数学模型,并对选区激光烧结成型辐射换热进行分析,分析预热温度场的均匀度,进而设计了能提供均匀温度场的新型预热装置,为烧结粉末提供良好预热条件.     

选区激光烧结的不均匀温度场对成形过程的影响分析

选区激光烧结过程中,不均匀温度场引起的应力和变形是制约成型质量,影响成型精度的重要因素。通过有限元仿真,分析了不同扫描方式和预热保温温度情况下激光烧结的温度场,同时结合实验对不同扫描方式和预热保温温度下的应力和变形做出分析和计算。仿真和实验表明,预热保温能够有效减小烧结物的热应力,同时采用长短线交叉的扫描方式得到的烧结物应力和变形最小。     

基于分区域控制的大型SLS装备预热策略研究

粉床的预热是激光选区烧结(SLS)加工过程中一个非常重要的环节,预热均匀性对零件的成形效率和精度有着重要影响。针对大型SLS装备(2 m×2 m),由于粉床区域面积较大,粉床全场温度均匀性难以达到要求等问题,提出了分区域预热温度控制方法,建立基于辐射能系数的数值分析模型,搭建了实验平台,以尼龙12作为试验材料,开展预热试验研究,验证了数值模型的准确性,获得了大型SLS装备的最佳预热策略。试验结果表明,以尺寸为2 m×2 m尼龙12粉床为控制对象,使全场温度差控制在5℃,满足了工艺指标要求,为实现大型SLS装备研制、成形精度控制等关键问题提供技术支撑。     

选择性激光烧结粉床表面温度测量的误差分析与补偿方法研究

选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)成形过程中,粉末温度是决定制件精度、质量的重要因素之一。过去我们分别采用了热电偶、红外测温仪测温,但由于粉末厚度为0.1-0.5 mm,并且粉末随粉床下降而下降,上面又由铺粉辊铺上新的粉末,导致测温效果都不太理想。为此,我们研究了影响两者测量温度误差的主要因素,并给出了补偿方法,应用于华中科技大学快速成形中心开发的HRPS-ⅢA粉末烧结系统中,取得了良好的效果。     

覆膜材料激光加工快速成形三维温度场数值模拟研究

系统地分析了覆膜材料激光加工的原理，通过分析各参数对温度的影响，得到了温度场的计算模型，并对覆膜材料的选择性激光烧结成形温度场的分布变化进行了数值模拟计算，分析了烧结过程及热物性参数之间的变化关系。利用有限元方法对温度场进行模拟，建立合理的有限元模型，得到了烧结件的温度变化趋势，并用热电偶测温系统实测温度验证计算结果，从而可以提高制件的精度。     

定量PCR仪热循环系统温度均匀性有限元仿真研究

温度均匀性是衡量定量PCR仪温度控制效果的重要指标,也是决定定量结果准确性的基本因素。通过研究PCR仪热循环系统在热循环过程中的温度场分布情况及影响温度场分布均匀性的各项因素,使用大型有限元仿真软件ABAQUS6.8分别对影响温度场分布的空气对流、导热胶、TEC匹配等因素进行了仿真分析。根据仿真结果,对改善温度均匀性提出了解决方法,分别通过实验和仿真给予验证。结果表明,通过匹配TEC,采取隔热或热补偿的措施,可有效改善96孔样品块的温度均匀性。     

粉末薄层选区激光烧结温度场数值模拟与实验研究

单层粉末的激光烧结温度场对三维结构熔结成型有着直接影响。通过对工程塑料粉末选区激光烧结过程能量作用形式的分析,构建了粉体与金属基板界面接触热阻的导热模型和扫描烧结的移动热源模型;利用有限元法对功率为10～25W,光斑直径为0.24mm的激光逐行扫描烧结过程的温度场进行了数值模拟;通过温度场分布模拟和激光烧结实验得到了单层厚度为0.5mm的PA6粉末行扫描间距的优化区间为0.3～0.4mm,获得了熔结质量较好、厚度均匀的平板形烧结物,为进一步优化工艺参数提供了基础。     

基于双流体模型的粉末压制过程气体流动特性仿真研究

利用实验方法很难获得粉体内部气流轨迹和压力分布的详细信息,因此仿真技术是研究粉末压制的重要手段之一.针对粉体床内部在压制过程中的气体流场变化,采用基于双流体模型的二维多相流CFD软件Fluent对粉体床内的气流进行模拟.通过研究压制过程中初期、中期和末期3个时间点的气体体积分布和速度分布,发现压制速度是粉末压制非常重要...     

自动气象站数据采集器温度通道的环境温度补偿

针对自动气象站数据采集器温度通道容易受到环境温度影响限制测量精度的问题,对数据采集器进行了温度漂移检测实验并对实验数据进行了误差分析,提出了基于改进自适应遗传算法优化的最小二乘支持向量机(improved adaptive geneticalgorithm least squares support vector machine,IAGA-LSSVM)的温度补偿方法。改进的自适应遗传算法能够对最小二乘支持向量机拟合过程中的关键参数进行调整从而建立最优模型。与传统LS-SVM相比,IAGA-LSSVM对温度数据的建模均方根误差减小了0.007,有效提高了建模的精度。根据建立的最优函数模型对该数据采集器温度通道进行温度补偿结果表明,经该方法补偿后的数据采集器在任何温度环境下的温度测量误差均小于0.03℃,具有更高的测量精度和稳定性,有效提高了自动气象站的温度观测质量。同时,设计开发了温度补偿界面,为自动气象站观测数据校验和实际业务应用奠定了基础。     

铸坯表面温度场测量仪的研究

基于面阵CCD(charge coupled device)的测温系统可以有效克服氧化皮对铸坯表面温度测量的干扰,近年来成为高温测量领域研究的热点。但CCD的非线性关系导致动态测温范围窄、低温段测量精度低。基于窄带带通滤光片建立了单光谱辐射CCD测温模型,据此研制了由滤光片、CCD、CCD信号处理器及DSP构成的铸坯表面温度场测量仪。通过一点标定和自适应调整光积分时间,扩展了CCD测温范围,同时改善了低温段的测量精度,使各温度段测量结果趋于等精度分布;采用4级流水线机制及DSP、工控机(industrial personal computer,IPC)2级数据处理结构,提高了系统的实时性;该仪器还具有暗电流补偿和以太网传输功能。通过黑体炉标定和现场测量,结果表明研制的测温仪满足铸坯表面温度场测量要求。     

Process parameter selection for selective laser melting of Ti6Al4V based on temperature distribution simulation and experimental sintering

Considering that the densification level and the attendant quality of selective laser melted Ti6Al4V parts depend strongly on the operating temperature of the melting system, which is mainly controlled by the processing parameters. The processing parameters of selective laser melting were thus investigated in this study to fabricate denser Ti6Al4V parts without post-processes. Temperature distribution calculation was firstly carried out based on a three-dimensional model. It was found that there exists a great temperature gradient from the surface of powder bed to the experimental platform, and the maximum depth of molten powder layer is about 45?μm, very close to the total thickness of powder bed (50?μm) under the condition of laser power of 110?W and scan rate of 0.2?m/s. The Ti6Al4V parts with lower porosity and higher density were then well fabricated by experimental method under the condition of laser power of 110?W and scan rate of 0.2?m/s. The experimental results also indicate that the microstructures exhibit more and more pores and the layer structures are more and more obvious with the increase in the scan rate. Moreover, the microhardness measurement yields different values with increasing scan rate, owing to the increase of α phase and porosity.     

Select laser melting of W–Ni–Fe powders: simulation and experimental study

Using W, Ni, and Fe powders as raw materials, selective laser melting (SLM) technology was considered for fabrication of 90W–7Ni–3Fe parts in one step. The investigation into simulation of temperature field of SLM W–Ni–Fe powder system was highlighted. Effects of processing parameters of scan velocity, laser power, scan interval, and preheating process on temperature field distribution were studied through establishing a 3D model based on finite element analysis theory. The simulation results show that a lower thickness, narrower scan interval, and a slower scan velocity tend to improve the temperature in powder bed. Moreover, the parameter range in which the maximum temperature in powder bed could reach up to the melting point of W (about 3,420°C) was obtained. Experiments on different processing parameters were carried out, and a good agreement with the simulation results could be found.     

环境温度波动对精密卧式加工中心基础件几何精度的影响

精密卧式加工中心不仅可以快速方便地完成复杂零件的加工,而且具有较高的加工精度。然而由于环境温度的波动变化,使得机床各部件尤其是床身、立柱等尺寸较大的基础件产生热变形,从而影响机床精度。针对以上问题,利用有限元方法对不同环境温度下床身和立柱的温度场和热变形进行了仿真分析,进而得到了环境温度波动幅值和周期对机床基础件几何精度的影响规律。研究结果表明,该影响规律可为恒温车间温度控制和机床热变形补偿提供一定的依据。     

CBN-WC复合片烧结的研究

进行了高温高压合成多晶立方氮化硼(PCBN)复合片的研究,实验采用二次烧结法,即直接用CBN粉末在WC-Co基底上进行烧结。烧结压力为5.5GPa,烧结温度为1200℃至1700℃,烧结时间3分钟。实验结果表明,在1200℃至1500℃的范围内,烧结体的硬度随着烧结温度的升高而显著增加,实验在1500℃的烧结温度下得到了Knoop硬度36.7GPa的CBN烧结体(PCBN),而在1500℃至1700℃的范围内,烧结体的硬度无明显变化。     

激光熔覆过程中的粉、气、光耦合温度场

激光熔覆过程中,粉末到达基体表面前存在粉、气、光的耦合温度场.建立了送粉过程中粉、气、光耦合温度场的三维数值模型.耦合温度场的研究结果表明:激光功率是影响耦合温度的主要因素,载粉气是影响耦合温度场的主要因素;温度场的红外测温仪实测结果与仿真结果基本相符.