TC4合金增材制造的研究现状

钛合金具有密度小、生物相容性好、综合力学性能优异、耐腐蚀性好等优点. TC4合金是最为常用的一种钛合金,广泛应用于医疗、航空航天等领域.传统制备工艺制造出来的钛合金零部件,存在成本高、材料收得率低、制造周期长等缺陷.增材制造技术能迅速把构造复杂的三维模型转化为实体零件,近年来得到快速发展.本文简要介绍增材制造技术的分类,TC4合金增材制造构件的微观组织、力学性能、显微缺陷,以及数值模拟在增材制造方面的应用,并展望未来发展方向.     

激光及电弧增材制造技术研究进展

增材制造在能源化工、生物医学、航天航空等领域表现出了广阔的应用前景,对其研究现状进行综述,有助于梳理先进材料增材制造行业的发展脉络,为先进材料增材制造行业未来的发展提供理论支持。文章介绍了多种电弧增材制造技术控制系统,分析了电弧增材制造技术生产的零件组织性能与传统制造工艺生产的产品之间的差异,对比了激光熔化沉积技术和激光选区熔化技术的优劣,并对先进材料增材制造行业未来的发展进行了展望。     

基于XML的CAPP信息模型标准化研究

XML可以方便地实现制造数据标准化,解决当前制约制造系统集成的瓶颈.提出了基于XML技术实现CAPP系统数据标准化的方法.研究了CAPP中零件信息、工艺信息及工艺决策信息等基于XML的建模,并叙述了应用XML技术建立基于XML的CAPP中的零件信息模型.基于XML实现CAPP信息标准化是解决CAX集成的有效途径.     

金属材料增材制造技术及其存在限制性

目前,金属材料增材制造主要采用激光增材工艺。就应用优势而言,金属材料增材制造发展前景好,但激光增材冷却速度快,内应力大,容易形成缺陷。本文就金属材料增材制造技术及其缺陷进行探讨。旨在为金属材料增材制造技术的时间应用提供一些参考。     

面向电弧增材的单线激光扫描路径规划

为了在电弧增材制造(WAAM)过程中获取零件的形貌尺寸信息,以CAD模型作为输入,通过实验分析单线激光扫描仪的工作约束条件,实现基于单线激光的零件外形扫描路径生成算法,开展仿真与实验验证.通过多组实验获取合适的扫描距离和扫描角度作为路径规划约束,针对输入模型迭代使用最大连通区域求解算法、求解最小投影矩形、等重叠路径规划等多种方法生成单次扫描路径.对单条路径优化,使用最近点搜索和碰撞检测算法,串联生成机器人末端运动轨迹,借助仿真对轨迹进行修正.实验结果证明,该路径规划方法对电弧增材零件能够达到较好的测量精度、效率及覆盖率.测量结果可以为后续增减材复合制造过程提供丰富的轮廓信息.     

金属熔融涂覆成形薄壁件表面形貌与工艺

针对现有金属增材制造设备昂贵、成形效率低等问题,提出金属熔融涂覆增材制造（MFCAM）.以锡铅合金为原料,开展基础工艺实验,研究流量、成形速度和层厚对多层单道成形件表面形貌特征的影响规律.通过统计分析影响因素,提高成形件表面质量,采用显微图像观察,结合波纹度对多层单道试件层间结合状态进行评估.研究结果表明,金属熔融涂覆增材制造成形效率为50 mm³/s,成形件表面波纹度的轮廓算术平均偏差为0.944 8,证明了MFCAM新工艺的可行性及高效性.     

SLM工艺参数对316L不锈钢成形零件微观形貌的影响

激光选区熔化技术（selective laser melting,SLM）是一种以粉末为原材料的金属增材制造技术,通过对激光选区熔化技术制备316L不锈钢零件的成形工艺参数（激光功率、打印速度）进行变更,研究不同参数对316L不锈钢SLM成形零件材料组织形貌及微观结构的影响,优化316L不锈钢SLM成形工艺参数,保证316L不锈钢的致密成形。采用扫描电子显微镜（SEM）、光学金相显微镜（OM）等测试方法为激光选区熔化成形316L不锈钢提供合理参数与方法。结果表明：SLM成形316L不锈钢试样组织主要由奥氏体组成;当激光功率较大时,不锈钢内部有极大概率会出现未熔化的颗粒;当激光功率为290 W,打印速度为800 mm/s时,试样内部组织较为致密,为最佳的打印工艺参数。     

快速成形技术及其常用工艺

将快速成形技术与传统加工方式进行比较，介绍了快速成形的原理、分类，以及主要的快速成形工艺。快速成形是一种具有广阔应用前景的技术，在新产品开发、零件的多品种小批量生产及快速模具制造等领域正在发挥日益重要的作用。     

介观压阻效应微陀螺仪的制造问题及改进方法

将利用多势垒纳米膜介观压阻效应的高灵敏度器件应用在陀螺中,提出了介观压阻效应微陀螺仪结构,并论述了其工作原理.研究并开发了多势垒纳米膜及介观压阻效应微陀螺仪的制造工艺,通过对制造后的结构进行测试,发现了制造过程中的缺陷,包括敏感结构多势垒纳米膜制造缺陷、陀螺检测梁和驱动梁制造缺陷、检测信号电磁干扰缺陷和封装缺陷等.分析论述了形成缺陷的原因,提出了克服这些问题的工艺方法,从而改进了隧穿微机械陀螺仪的制造工艺,有利于提高微陀螺的制造成品率.     

浅析MBD技术下钣金零件模线样板的设计

MBD技术目前在飞机设计及制造中取得了较好的应用效果,其主要是在钣金零件模线样板中进行应用,其所具备的三维数字化实体模型的特点可以为样板设计提供更加直观的工艺模型,以此来判断钣金零件是否合理,并分析其制造工艺在应用中是否具备可行性,以此来提升钣金零件模线样板设计的精度及效率.为此本文着重分析了MBD技术在实际中需要注意的应用要点,并在此基础上指出了其在模线样板设计中所起到的使用效果,以此来为钣金零件设计中MBD技术的应用提供参考依据.     

微细电解加工及其复合加工技术

结合近几年微细电解加工技术的发展状况,阐述了常规微细电解加工技术、微细电火花电解复合加工技术、微细超声电解复合加工技术、微细激光电解复合加工技术等方面的最新研究进展,研究表明微细电解加工及其复合加工技术是实现难加工材料或具有复杂特殊结构微细金属零件的理想加工制造方法。     

航空发动机叶片型面测量技术研究现状与趋势

为了进一步研究国家制造领域的前沿课题和研究热点,例如航空发动机叶片多为强扭曲、薄壁、自由复杂曲面,其检测、特别是生产现场的检测,全面分析了现行叶片常用测量方法的原理及技术特点,总结凝练了叶片测量的关键技术,指出高精度、高效率、全信息、一体化是叶片测量的基本要求和发展趋势.讨论了中国在测量基础理论研究、装备关键技术开发上与国外先进国家的差距,并指明了中国需要着重发展的技术与对策.分析表明:中国航空发动机叶片目前还缺乏有效的测量手段,通过原理创新,为解决叶片精度检测找到可行的办法,具有现实紧迫性.基于整体误差分析理论的新型叶片测量技术方案,实现了叶片全部质量信息的快速获取、质量评定和工艺误差分析,具有良好的发展前景.     

基于数字微喷的金属粉末三维打印实现方法研究

金属三维打印能够实现复杂功能零件直接制造与净近成型,具有广阔的应用前景和重要的研究价值. 在高精度金属三维打印领域目前以选择性激光烧结(SLS)工艺为主,但由于选择性激光烧结工艺的设备成本高、模型成型时间长、金属粉末材料选择范围窄等原因,限制了其应用范围. 本文提出一种“基于数字微喷与UV光固化相结合的金属粉末三维打印”实现方法,开发出一套完整的硬件平台与软件系统,并进行了相关的实验,验证了工艺的可行性和开发系统的可靠性. 该方法为金属三维打印提供了新的实现方法,具有较高的研究价值和意义.     

基于正交试验的SLS工艺参数多指标优化

由于选择性激光烧结技术复杂的成型机理,其诸多工艺参数对制件精度都有很大的影响,且同一工艺参数对制件精度不同指标的影响程度也不同.基于正交试验法,通过对高分子材料的SLS试验,研究了烧结层厚、加热温度、激光功率等3个工艺参数对制件形状精度和尺寸精度的影响规律,并运用多指标综合平衡法,确定最优的SLS工艺参数组合方案,对提高SLS制件的综合质量具有指导意义.     

基于特征与形貌重构的轴件表面缺陷检测方法

针对轴件表面缺陷机器视觉检测方法中的水渍残留误检率高和人工复检效率低问题,提出一种基于特征与形貌重构的轴件表面缺陷检测方法. 对轴件工业高速线扫描图像进行预处理,基于改进的阀值迭代算法完成图像分割,通过去除背景、噪点和干扰提取缺陷图像. 建立基于曲线簇包络轮廓的轴件表面缺陷特征模型,结合分割图像各连通域的面积、面积占比、粗短度训练逻辑回归分类器,对凹坑、裂纹和麻点等轴件表面典型缺陷进行识别,并结合图像深度信息进行缺陷形貌重构,消除水渍等伪缺陷,提高轴件表面缺陷检测鲁棒性. 实验结果表明,所提出的轴件表面缺陷检测方法有效,具有较高的缺陷识别率和鲁棒性能,平均识别时间为3.69 s,缺陷轴加权识别率为98.86%,可以对3类典型缺陷和水渍进行准确识别.     

锌合金熔融沉积三维打印工艺

针对现有金属件增材制造技术存在设备开发及运行成本高、成形效率低的问题,提出新的低成本且适用于中、低熔点金属材料的增材制造技术--熔融沉积3D打印成形,介绍了该技术原理.采用自主开发的成形设备,开展锌合金熔融沉积3D打印成形工艺试验,研究喷嘴高度、扫描速度和搭接率对成形效果的影响.研究结果表明：金属熔融沉积单道轨迹宽度与高度成反比例关系;当喷嘴高度为25~35 mm,扫描速度为8 mm/s时,所得的单道轨迹质量较好;当路径搭接率为35%~40%时,沉积单层表面质量较好;采用熔融沉积三维打印工艺所成形锌合金实体的致密度可以达到97%以上;通过提高坩埚加热温度、成形基板温度、退火温度和退火时间,可以显著增强成形件的致密度;采用金属熔融沉积三维打印工艺,可以实现具有复杂形状内流道模具的成形,不仅可以降低加工难度,还可以提高成形效率;熔融沉积三维打印成形锌合金实体的抗拉强度为198 MPa,屈服强度为140 MPa,伸长率为0.453%,拉伸性能与传统挤压铸造工艺相当,实体的显微组织呈现更细化的树枝状.     

计算机视觉布料瑕疵检测方法综述

长久以来,布料的瑕疵检测工作一直由质检员完成,瑕疵判别过程受主观因素影响大,存在检测效率低、成本高等问题。随着计算机视觉技术的发展,基于视觉技术的布料瑕疵检测系统逐渐成为取代人工质检的重要解决方案。针对基于视觉技术的布料瑕疵检测,从行业发展情况、通用检测标准、系统整体结构、检测算法的关键技术等方面进行了综述,介绍了目前市面上已经存在的基于视觉技术的布料瑕疵检测产品,分析了目前常用的瑕疵检测标准与检测系统的基本结构,梳理并对比了近年来图像处理与深度学习技术在布料瑕疵检测领域的研究现状。最后,总结了各方面尚待解决的关键问题,并探讨了未来可能的发展方向。     

有限元数值模拟技术在汽车冲压件成形中的应用

板料冲压成形作为一种重要的塑性加工工艺,广泛应用于各种工业领域,在汽车制造业中显得尤为重要.介绍了板料冲压成形在汽车制造业中的重要地位以及国内外汽车冲压件成形的现状.综述了有限元数值模拟技术的发展状况、理论基础以及一些专用的有限元软件.板料在冲压成形过程中经常出现起皱、破裂及回弹等缺陷.通过对几种典型汽车冲压件的成形分析,证明了有限元数值模拟技术能够在成形过程中很好的预测成形缺陷.并指出数值模拟在冲压成形中正发挥着越来越重要的作用.     

基于改进总变差正则化算法的金属缺陷三维重建方法

为解决电磁层析成像(electromagnetic tomography,EMT)图像重建中的不适定性和病态性,将电磁层析成像用于金属缺陷检测,根据缺陷分布的稀疏性,提出了一种基于改进的总变差正则化算法(total variation,TV)的电磁层析成像图像重建方法,讨论了检测深度与激励频率的关系,利用三维重建算法对金属零件的表面和内部缺陷进行检测。通过仿真和实验评估了所提出算法的性能,并与Tikhonov正则化算法和L1正则化算法的重建图像和相对误差(relative error,RE)进行了比较。仿真和实验结果表明:使用改进的TV正则化算法重建的图像具有更好的图像重建效果和更小的相对误差,相对误差低至0.1左右,可以提高缺陷图像的重建质量和精度。     

阻焊式双工位金属叠层制造关键工艺研究

研究金属叠层制造中激光切割、电阻焊接和带料运动控制等关键工艺.以302不锈钢为成形材料进行切割实验表明,激光器功率为85 W,切割速度为190 mm/min时切割效果最优.通过焊接电流对比,结合焊接电流对接头质量定量变化和金相组织形貌变化考察,确定焊接电流为2 700 A时焊接效果最优.为确保焊接的精准性,探讨带料运动控制机械结构及速度控制要点.采用0.1 mm厚的302不锈钢焊接10层,进行3维金属实体成形实验,结果表明,所制造的金属零件层与层之间达到完全冶金结合,结合强度超过600 MPa,用该模具注塑的塑件表面尺寸精度和光洁度均达到使用要求.