冷金属过渡电弧增材制造技术研究进展

针对冷金属过渡(CMT)电弧增材制造技术存在的表面成形质量差、制件内部易形成孔隙等冶金缺陷、微观组织与性能调控困难等问题,从控形与控性两个方面出发,对CMT电弧增材制造技术研究进展进行了综述.首先,对CMT技术的原理及特点进行了分析与梳理;然后,对CMT电弧增材制造技术在"形"与"性"方面的调控方式进行了总结,具体阐述...     

增减材复合制造技术应用研究

增材制造技术能快速成型几何结构复杂的零部件,并能实现多种材料拼接制造,但该技术制造的零部件几何精度和表面质量不高。传统的减材制造精度高,表面质量好,能够弥补增材制造的上述缺陷。增减材复合制造技术兼二者优势取之。本文阐述了增材制造及增减材复合制造的概况,以齿轮泵腔体加工实例说明了增减材复合制造技术的工艺,总结了增减材复合制造技术的现状及不足,提出了增减材复合制造技术需解决的关键问题,便于深入研究。     

基于增减材制造的复合加工技术研究

基于增减材制造的复合加工技术融合了增材制造(RP技术)和减材制造技术优势,具有高精度、高效率、高自动化的特点,但国内外针对该技术开展的研究较少。详细阐述了基于增减材制造的复合加工技术原理及特点,并系统分析了国内外基于增减材制造的复合加工技术最新研究进展,最后指出其发展方向。     

TiAl基合金的增材制造技术研究进展

TiAl基合金是一种新型的轻质高温结构材料,在航空、航天领域具有很好的应用前景.增材制造技术作为一项先进的快速近净成形技术,非常适合用于具有复杂结构、高精度要求的发动机高温结构件的制造.在分析相关文献的基础上,评述了国内外TiAl基合金增材制造技术主要研究进展,包括激光熔化沉积、激光选区熔化、电子束选区熔化和电弧熔丝等增材制造方法的原理、优势和最新进展情况,以及TiAl基复合材料和有关梯度材料的研究现状,分析了现阶段TiAl基合金增材制造技术的不足,并在增材制造用TiAl基合金成分设计、工艺优化与组织性能改善、新型TiAl基材料开发和复合增材制造技术探索等方面提出了展望.     

电弧熔丝增材制造460 MPa级建筑钢十向节点用药芯丝材的开发及应用

基于Q460钢的名义成分设计了电弧熔丝增材制造建筑钢十向节点专用药芯丝材的成分,制备了药芯丝材并研究了其工艺性能;利用该药芯丝材,采用电弧熔丝增材制造技术制备建筑钢十向节点,研究了其尺寸精度、组织和力学性能。结果表明:试验制备药芯丝材在电弧熔丝增材制造过程中的电弧稳定、飞溅小,堆积金属无裂纹、气孔等缺陷;采用该药芯丝材电弧熔丝增材制造建筑钢十向节点的成形精度符合要求,组织主要由细小铁素体和少量珠光体组成,其拉伸性能、室温和-40℃冲击性能均满足传统Q460钢十向节点的力学性能要求。     

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。     

激光增材制造成形316L不锈钢的研究进展

激光增材制造技术具有快速成形复杂形状零件的优势,近年来得到广泛关注。介绍了定向能量沉积和选区激光熔化2种激光增材制造技术,从常见缺陷、组织及织构、力学性能等方面综述了激光增材制造成形316L不锈钢的研究进展,分析了当前激光增材制造成形316L不锈钢存在的问题,并对其发展前景进行了展望。     

增材制造:实现宏微结构一体化制造

增材制造技术是基于分层制造原理发展而来的先进制造技术,是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的产物,是当今世界各制造强国竞相发展的热点技术。基于增材制造材料逐点累积的成形过程,提出宏微结构一体化制造的学术观点。该方法在金属、陶瓷与复合材料的成形制造中有着其他制造方法难以替代的优势,可以实现制造短流程化,并推动大批量制造模式向个性化制造模式发展。列举近年在金属零件定向晶组织制造、光子晶体制造、生物组织器官支架制造方面的研究成果,论述宏微结构一体化增材制造技术的实现方法与工程应用,解决了传统制造技术难以解决的宏微结构一体化制造难题,给制造技术展示出全新的发展前景,为相关学科和产业发展提供有力的制造技术支撑。     

相场法模拟增材制造及焊接过程中显微组织的研究进展

增材制造以及焊接过程都是多物理场耦合的复杂过程,难以采用试验方法直接观测熔池显微组织的演变过程。随着计算材料学和数值模型的快速发展,从数值模拟出发研究凝固过程中的显微组织演变成为可能。对比分析了几类常用的显微组织模拟方法,其中相场法在晶粒形貌模拟准确性上具有独特的优势。综述了相场法在增材制造及焊接领域模拟显微组织的应用现状,并对未来的研究方向进行了展望。     

基于激光原位预热的连续纤维增材制造层间强化机理研究

连续纤维复合材料增材制造具有成形自由度高、材料利用率高、模具依赖度低等优点,能够实现复合材料的快速低成本一体化制造,满足航空航天等领域复材构件短周期高性能的成形需求。但基于层层堆积成形原理的连续纤维复合材料制件层间性能较差,在长期使役过程中极易出现分层失效,严重限制其广泛应用。本研究提出了基于激光原位预热的连续纤维增材制造成形方法,通过建立基于“生死单元”技术的有限元仿真模型,揭示了激光预热对增材制造成形温度分布及其演变规律,并通过实验验证了其对改善成形制件层间性能的有效性,最终获得了激光预热的层间强化机理。结果表明,激光预热能够快速加热样件表面温度,促进层间树脂的熔合粘接,并进一步促进成形丝材的重熔浸渍,相较于未经预热样件,激光预热后层间剪切强度最大提升115%。     

45钢微铸轧增材成形件的组织性能研究

利用华中科技大学材料科学与工程学院研制的微铸轧增材成形技术和装置,在电弧熔积和微铸轧2种工艺条件下进行试验,分析测试了增材成形的45钢试样的组织特征和力学性能。试验结果表明:与电弧熔积成形相比,微铸轧工艺将晶粒粒度由3.0级提升至9.0级,抗拉强度提高了31.3%,屈服强度提高了68.8%,平均硬度提高了10.9%;与熔模铸造相比,抗拉强度提高了58.4%,屈服强度提高了107.7%。因此,微铸轧增材成形技术将为低成本制造高强度钢零件提供一条有效途径。     

[工程应用]纤维增强树脂基复合材料增材制造技术与装备研究

在综述纤维增强树脂基复合材料增材制造技术的国内外研究现状基础上,分析了短纤维、长纤维、连续纤维增强树脂基复合材料的成形方法、工艺及性能。针对高性能的连续纤维增强树脂基复合材料的增材制造成形,研究了连续纤维增材制造成形机理及工艺,揭示了其成形性能的影响规律。指出了纤维增强树脂基复合材料增材制造技术与装备的未来发展趋势：亟需开展纤维增强复合材料的增材制造成形机理、成形工艺及装备研究,更好地推进纤维增强树脂基复合材料的广泛应用。     

激光材料加工熔池流动行为实验研究进展

熔池作为激光与材料相互作用过程的基本单元，其内部传热、传质过程对微观凝固组织和宏观缺陷的形成有重要影响。掌握激光材料加工熔池流动行为机制，并采取有效的调控手段是获得高质量激光材料加工成形件的关键。随着试验设备与技术的不断发展，激光材料加工熔池流动研究正朝深度化和精细化方向发展，并取得了大量研究成果。系统介绍了熔池流动行为实验研究方法的发展和应用，重点综述了激光焊接和激光增材制造过程熔池/匙孔流动行为国内外研究进展。首先介绍了熔池流动的受力机制及其主要影响因素；然后回顾和讨论了使用直接法和间接法对熔池流动的可视化实验研究进展，并对目前熔池流动行为的主要调控手段进行了总结。最后，对进一步熔池流动行为机理研究和更高效的熔池流动调控手段进行展望。     

[机械装备再制造]绿色增材再制造技术

绿色增材再制造技术在中国已进入了新的发展阶段。探讨了绿色增材再制造技术的内涵与特征,分析了发展绿色增材再制造技术面临的机遇与挑战,提出了绿色增材再制造技术未来的主攻方向。推行绿色增材再制造技术,构建绿色增材再制造技术体系,不仅有利于实现资源环境的可持续发展,也契合《中国制造2025》提出的全面推进绿色制造的战略重点。     

毫米波波导器件精密制造工艺技术研究综述

精密制造工艺技术是保证毫米波波导器件性能的关键技术.文中首先定义了波导器件精密制造技术按照制造过程中器件体积变化情况的分类,主要分为减材制造、等材制造和增材制造三大类;然后论述了毫米波波导器件各类工艺技术的应用研究情况,分析了波导器件精密制造的材料选择、结构特点、尺寸精度、加工数量、周期成本等要素,提供了工艺集成设计和...     

Additive manufacturing: technology,applications and research needs

Additive manufacturing (AM) technology has been researched and developed for more than 20 years. Rather than removing materials, AM processes make three-dimensional parts directly from CAD models by adding materials layer by layer, offering the beneficial ability to build parts with geometric and material complexities that could not be produced by subtractive manufacturing processes. Through intensive research over the past two decades, significant progress has been made in the development and commercialization of new and innovative AM processes, as well as numerous practical applications in aerospace, automotive, biomedical, energy and other fields. This paper reviews the main processes, materials and applications of the current AM technology and presents future research needs for this technology.     

基于选择性激光烧结技术的雷达样件快速制造

针对雷达新产品需快速加工出物理样件的研制需求,选择性激光烧结技术作为一种代表性的增材制造技术提供了一条新路径。文中首先结合雷达产品的几类典型需求,分析了选择性激光烧结技术的具体应用情况,包括样件工艺过程分析、直接制造非金属验证件和间接制造金属功能验证件,应用结果表明在缩短样件研制周期方面效果显著。最后,为进一步推动该技术在雷达产品中的应用,提出了当前制约其应用的主要问题及发展方向。     

混杂系统理论及其应用于制造系统的研究进展

混杂系统理论及其应用是近年来的研究热点和难点。较为全面系统地阐述了混杂系统在建模、分析、控制和优化等几个方面的理论研究现状,对主要内容及其方法的优点和局限性进行了总结和评价。作为混杂系统的一个重要代表,分析与综述了制造系统中的主要应用成果,指出了具体应用中的难点问题。最后展望了进一步的研究内容。     

Stereo vision based hybrid manufacturing process for precision metal parts

This paper presents the research and development of an automatic hybrid manufacturing process which based on stereo vision and laser scanning technology to produce fully dense metal parts with CNC level precision. High performance metals, such as titanium alloys, nickel superalloys, tool steel, stainless steels, etc, can benefit from this process. Coupling the additive and the subtractive processes into a single workstation, the hybrid process, can produce metal parts with accuracy. The surface quality of the final product is similar to the industrial milling capability. It will certainly impact the future rapid manufacturing industry. To achieve such a system, issues, including the modeling of the metal deposition process, the automated path planning and accurate surface scanning of the hybrid manufacturing process, are summarized.