激光直接制造金属零件技术发展综述

介绍了快速原型制造技术的发展状况以及目前世界上激光直接制造金属零件的三种方法,指出了激光直接制造金属零件的未来发展趋势。     

激光直接制造金属零件技术综述

激光直接制造金属零件技术是通过添加材料的方法来制造零件的一种新技术，它是激光加工技术与快速成型技术的融合。经过20多年的发展，已经形成了多种激光直接制造金属零件的技术，并在许多领域得以应用。文中介绍了几种目前国内外的主流方法及使用，阐述了它们的特点及相互之间的区别。最后对激光直接制造金属零件的优点、应用前景及未来的发展方向提出了自己的看法。     

金属零件的直接快速制造和再制造

对金属零件的直接快速制造和再制造技术的研究进展,进行了综述,并重点介绍了RM直接制造金属型的新工艺,提出了今后的研究和发展方向。     

等离子熔积直接快速制造金属原型技术

开发了等离子熔积直接快速制造金属原型技术。该技术以等离子束为热源，根据零部件计算机三维CAD模型，数字控制熔积枪或工作台运动，粉末材料在等离子体中被加热并沉积到基板表面或熔积层的熔池中，凝固并与之熔合后形成新的熔积层，直至完整的零件制作完成。所制造零件内部无孔隙，层与层之间完全冶金结合，可以用于金属原型或难熔难加工材料零件制造、表面修复等，具有重要的应用前景。     

用快速造型技术生产金属零件的方法及评价

比较几种典型的快速原型制造（ＲＰＭ）方法的特点，分析和评价它们用于生产金属零件的可能途径以及需要解决的问题；叙述用各种快速成形的原型生产金属零件的技术路线及其适合的零件种类。认为快速成形技术与铸造技术相结合是由快速成形转化为金属零件的最佳途径；在快速制造原型的问题基本解决以后，为快速铸造和类金属零件，需解决的问题是研究和探索适应各种快速成形方法的铸造工艺及材料．     

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。     

基于新LOM的金属功能零件分层快速制造研究

基于新LOM方法和热扩散工艺，以1.0mm数量级的不锈钢板做造型材料，尝试了金属功能零件的分层快速制造，介绍了新LOM方法的原理，进行了金属分层板的连接实验和样模制作。研究结果表明，新LOM方法加工的零件曲面光滑，没有明显的台阶效应；热扩散焊在堆积成形方向上尺寸变化小，且为系统误差，结合强度达到100MPa；零件最大综合制造误差为0.485mm，但大部分位置处的误差在0.3mm以下。     

金属零件激光直接快速成型制造技术研究

以圆柱形金属零件激光直接快速成型为实例,阐述了激光直接快速成型技术工艺参数的确定方法,并给出数控平台移动位移、驱动速度、驱动加速度与脉冲、脉冲频率、脉冲频率变化率之间的对应关系.以VC6.0为二次开发平台,采用PCI1240运动控制卡和步进电机驱动器对步进电机的旋转运动进行控制,以完成被加工零件需要的平面曲线扫描运动和分层间歇运动.     

金属零件激光直接快速成型制造技术研究

以圆柱形金属零件激光直接快速成型为实例,阐述了激光直接快速成型技术工艺参数的确定方法,并给出数控平台移动位移、驱动速度、驱动加速度与脉冲、脉冲频率、脉冲频率变化率之间的对应关系。以VC6．0为二次开发平台,采用PCI1240运动控制卡和步进电机驱动器对步进电机的旋转运动进行控制,以完成被加工零件需要的平面曲线扫描运动和分层间歇运动。     

金属零件激光直接快速成形技术的研究(上)--国外篇

金属零件激光多层熔覆直接快速成形技术是目前快速成形领域的研究热点,本文系统介绍了国内外激光熔覆直接快速制造成形工艺的最新研究进展。研究表明,金属零件激光熔覆直接快速成形工艺具有常规制造方法无法比拟的优势,有着广阔的发展前景。     

激光直接快速成形金属零件的实验研究

从单道、多层、多道搭接几方面对DZ-Ni60AA粉末进行激光烧结成形,发现在工艺参数为P=1.4 kW、V=3.5 mm/s、G=70 r/min,搭接率为20%的条件下,所得到烧结层表面光滑致密、组织细小均匀、稀释率合理、硬度高且与基体实现了良好的冶金结合.     

影响激光直接制造金属零件精度的因素及其闭环控制研究进展

讨论了基于激光熔覆的金属直接制造过程所涉及的关键因素 :激光功率、送粉速度、扫描速度、熔池温度及辅助气的流速等对金属零件成形精度的影响。着重介绍和分析了国内外在激光直接制造金属零件过程参数的检测与闭环控制方面的研究现状 ,展望了该技术的应用前景。     

金属零件激光直接快速成形技术的研究(下)——国内篇

金属零件激光多层熔覆直接快速成形技术是目前快速成形领域的研究热点,本文系统介绍了国内外激光熔覆直接快速制造技术成形工艺的最新研究进展。研究表明,金属零件激光熔覆直接快速成形工艺具有常规制造方法无法比拟的优势,有着广阔的发展前景。     

基于三维焊接的金属零件直接快速制造研究

对用于直接快速制造金属零件的基于机器人CO2气体保护焊的新型快速成形技术进行了初步研究。通过分析堆焊层的几何形状、微观组织和性能，获得了较佳的成形工艺参数。研究结果表明，焊接工艺参数对堆焊层的几何形状、显微组织、表面粗糙度和硬度有很大影响，其中焊接电流和焊接速度是主要的影响因素。由于后续焊道再热循环的作用，堆焊层焊缝的上部为细小的等轴晶，中下部为粗大的柱状晶，堆焊层与基体材料相比硬度略有增大。制造了一个由30层焊道堆积而成的简单空心筒状零件，其直径和高度误差小于1％，垂直度误差小于2％，表面粗糙度Rα约为50～200μm。     

基于RP直接制造金属型方法

通过对现有成熟的RP工艺和几种新工艺的分析，指出了直接制造金属型是RP技术今后发展的一个重要方向。     

基于激光选区熔化的免组装机构直接制造技术

采用数字化设计和组装并直接制造成形、无需实际组装工序的机构,称之为免组装机构。激光选区熔化能够直接制造冶金结合、组织致密、尺寸精度高和良好力学性能的功能零件,是直接制造免组装机构的理想技术。研究了激光选区熔化成形免组装机构的摆放方式、间隙特征的尺寸精度和表面粗糙度、间隙特征结构优化等关键技术。通过自由设计和DiMetal-100系列激光选区熔化成形设备成形了免组装的铜钱算盘和折叠算盘、平面连杆机构(曲柄滑块、曲柄摇杆、摇杆滑块)和万向节等免组装机构。研究证明,激光选区熔化不仅能够顺利成形形状很复杂的零件,也能够直接成形具有相对运动的免组装机构,为机电产品的数字化设计和一体化制造提供了一种可行的方法。     

等离子熔积成形与铣削光整复合直接制造金属零件技术

针对国内外现有的金属直接快速制造技术中存在的制件表面质量不高的瓶颈问题,开发了在制造过程中将等离子熔积增材成形与铣削光整减材复合的金属零件直接快速制造方法。研究该复合制造工艺参数对熔积成形性和形状特性以及热态干铣削刀具和工艺的影响规律,找到合理的工艺条件并用其试制出金属零件原型,为改善快速原型表面质量提供了有效的途径。     

氧化锆零件激光选区烧结/冷等静压复合成形技术

氧化锆陶瓷材料以其优异的性能在工业生产中具有极大的应用前景,但由于脆性大、硬度高等原因,复杂形状氧化锆零件往往难以成形和加工。为了获得复杂形状氧化锆陶瓷零件,通过溶剂沉淀法将粘接剂尼龙12覆膜至纳米氧化锆粉末的表面,然后对覆膜后的粉体进行激光选区烧结(Selective laser sintering, SLS)成形,并通过传统的冷等静压(Cold isostatic pressing, CIP)技术对SLS零件进行致密化处理,同时满足氧化锆初坯成形时形状复杂度和密度的要求。通过试验得出在激光能量密度为0.415 J/mm2时,获得的SLS陶瓷件密度较大,对不同激光能量密度制备的SLS陶瓷件进行保压压力为200 MPa的冷等静压致密化处理,根据热脱脂机理以及粘接剂的TG曲线,分别制定了SLS/CIP试样的热脱脂工艺,最后对脱脂试样进行高温烧结,在后续处理的各环节,氧化锆零件的密度仍受SLS成形的影响,但该影响逐渐减弱,SLS/CIP/FS成形件最大相对密度和维氏硬度分别达到了97%和1180 HV1,已接近“模压-烧结”的致密氧化锆陶瓷的性能,在试样断口的扫描电子显微镜(SEM)分析基础上,对氧化锆复合成形的微观演变进行了研究。虽然最终烧结件密度和硬度仍有待提高,但是提出了一种极具潜力的氧化锆零件近净成形工艺方法,为制造高性能复杂形状的陶瓷零件奠定了基础。