激光立体成形高性能金属零件研究进展

激光立体成形技术是从20世纪80年代初期发展起来的一项先进制造技术,能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。该技术可以用于承受强大力学载荷的三维实体金属零件的快速制造,也可应用于具有较复杂形状和较大体积制造缺陷、误加工损伤或服役损伤零件的修复。主要围绕激光立体成形技术在追逐高力学性能方面的研究工作,综述了激光立体成形研究和应用的主要进展情况。对多种合金的大量研究工作表明：激光立体成形金属零件的综合力学性能同锻件相当,导致这样优越的力学性能的主要原因在于其材料组织致密、细小、均匀,可以通过优化成形工艺和热处理工艺而获得基本上没有冶金缺陷的状态。激光立体成形技术的主要应用对象是兼顾高性能和复杂结构的金属零件的制造和修复。实现高性能修复是激光立体成形技术最近的一个引人注目的研究进展,修复零件的力学性能可以仅在简单的退火热处理状态下即达到锻件力学性能标准,这使得过去认为不可修复的高性能重要金属零件具备了现实的修复技术途径,这必将是激光立体成形技术最有前景的应用方向之一。     

复杂薄壁金属零件的快速制造技术

本研究以真空差压铸造技术为基础,结合选择性激光烧结（SLS）快速原型技术和陶瓷壳型精密铸造技术,开发了一种从计算机三维模型到金属零件的快速制造工艺－快速精确铸造工艺,可以实现复杂薄壁铝合金零件的快速成形。本文着重描述了由SLS塑料原型快速制取陶瓷型壳和真空差压精确铸造技术的工艺特点,解决了新产品开发中金属零件快速制造的关键问题,为快速成形技术在铸造中的应用开辟了一个新领域。     

铸造--支持金属零件(模具)快速制造的关键使能技术

金属零件(模具)的快速制造分为直接法和间接法.由于直接快速制件在力学性能、尺寸精度等方面还存在不足,基于快速原型间接制造金属零件(模具)就成为目前切实可行的主要方法,其中,铸造技术由于具有成形、快速、成本低、性能好的特点,成为支持金属零件或模具快速制造的关键使能技术.实践和研究表明,铸造与快速成形技术的结合是成功的.给出了基于铸造技术实现金属零件快速制造的工艺路线.     

激光制造技术的现状及发展趋势

激光制造技术的研究、开发和应用十分活跃.简要介绍了激光连接、金属零件激光快速成形、激光表面改性、激光微纳制造的研究进展和发展趋势.     

增材制造技术的发展

增材制造技术是近30年快速发展的特种加工技术,其优势在于三维结构的快速和自由制造,被广泛应用于新产品开发、单件小批量制造。通过对增材制造技术设备和应用情况的介绍,阐述了我国增材制造技术的发展趋势和关键技术。未来增材制造技术将向着三个方向发展:一是日常消费品制造方向;二是功能零件制造方向;三是组织与结构一体化制造方向。     

增材制造技术的应用及其发展

增材制造技术,也称3D打印技术,是一种采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术,由于具有成形速度快、材料利用率高、生产周期短与数字化程度高等特点,近20年来成为各国科学家研究的热点。随着激光技术、计算机技术、CAD/CAM等技术的快速发展,增材制造技术在航空航天、汽车生产、生物制造、建筑设计等诸多工程领域得到了广泛的应用。介绍了增材制造技术的主要分类、工作原理、应用领域及其国内外研究现状,总结了各类关键技术所面临的问题,并讨论了其未来发展趋势。     

Structural integrity of direct metal laser sintered parts subjected to thermal and finishing treatments

Direct Metal Laser Sintering (DMLS) is a rapid manufacturing technology that is starting to be used for the manufacturing of functional components. Therefore, properties of DMLS manufactured parts must be carefully analyzed to determine if they satisfy technical requirements under fatigue conditions.     

金属零件3D打印技术的应用研究

金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最具潜力的技术,是目前先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展对材料的不断需求,利用快速成形技术直接制造金属功能零件将会成为该技术的主要发展方向。3D打印技术正在快速改变着人们传统的生产方式和生活方式。以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的3D打印制造技术被外界认为将推动第三次工业革命。激光工程化净成形技术（LENS）,激光选区熔化技术（SLM）及电子束选区熔化技术（EBSM）3种技术是金属零件3D打印技术的典型代表。对金属零件3D打印技术,包括基本的技术原理及其技术应用领域进行了介绍,最后对金属零件3D打印技术的发展进行了展望。     

基于反求工程和快速原型的零件／模具制造技术

在反求工程和快速原型技术基础上,分析了基于反求工程和快速原型的快速零件／模具制造技术;采用Unigraphics软件进行三维重建,得到三维实体模型,转化为快速原型制造所需要的STL表面模型,采用LOM成形机制造出原型,与石膏型铸造工艺相结合,最终制造出金属零件／模具。     

搅拌摩擦增材制造技术研究现状与发展趋势

现有的高能束增材制造技术在成形大型高性能金属构件时存在适用材料范围有限、能源利用率低以及成形件各向异性等工艺特点,搅拌摩擦增材制造是近年来发展起来的一项新型固相增材制造技术,其无液态金属熔凝过程的成形特征为铝合金、镁合金等易氧化轻质合金的高性能快速制备提供了新的增材制造途径。文中首先指出现有高性能金属构件增材制造技术应用的局限性,重点介绍搅拌摩擦增材制造技术的工艺原理、性能优势及应用现状。综述了国内外所开展的主要搅拌摩擦增材制造技术现状,包括同轴送料式、预置料式等类别,进而展示了搅拌摩擦增材制造技术在轻质大型结构件增材制造及特征结构添加,梯度材料与涂层制备,缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面的应用潜力。最后,对搅拌摩擦增材制造技术的发展趋势进行了展望。通过文中综述,以期推动该技术在国内航空航天等领域大型轻质材料构件的制备方面实现应用。 创新点： (1)为解决现有激光/电子束等高能束增材制造技术在轻质材料构件应用方面的局限性,文中对搅拌摩擦增材制造这一新型固相增材制造技术开展调研分析,其无液态金属熔凝的成形特性使得制件不会形成与快速凝固相关的缺陷,如孔隙率、热烈纹、元素偏析、稀释、微细分散氧化物聚集以及高残余应力,具有更高成形效率、更大成形尺寸、更优的力学性能。 (2)文中通过对搅拌摩擦增材制造技术的工艺特性与应用现状分析,总结出了该技术在轻质大型结构件增材制造、特征结构添加、梯度材料与涂层制备、缺陷损伤修复及新型复合材料制备等方面具备较大的应用潜力。     

基于SLS原型的快速(重力)铸造工艺

结合SLS快速成形和铸造工艺可以实现金属零件的快速铸造.根据原型材料可熔融和烧失的特性,制定了类似于熔模铸造的快速铸造工艺方案.讨论了快速金属铸件的特点,对快速铸造工艺提出了成功率高、成形性好和性能较高的要求.分析了面向金属零件快速铸造的重力铸造工艺并以实例说明,顶注式浇注系统适用于结构简单且高度不大的快速零件,而阶梯式浇注系统适用于中大型和复杂程度较高的铸件.     

基于电弧的多能场复合增材制造技术研究现状

增材制造主要分为激光增材制造技术、电子束增材制造技术和电弧增材制造技术。相较于其他增材制造技术和传统加工方式,电弧增材制造技术具有成形速度快、成本低、材料利用率高,以及成形件化学成分均匀且性能优良等优势,被广泛应用于大型金属零件制造。电弧增材制造因具有多样化的应用方向,可以满足不同标准零部件的加工制造,已经逐步成为当下主流的零部件加工技术。主要介绍了单一热源(如钨极)气体保护增材制造技术、等离子弧增材制造技术、熔化极气体保护增材制造技术、冷金属过渡增材制造技术和多能场辅助电弧复合增材制造技术,包括磁场–电弧、激光–电弧和电场–电弧等复合增材制造技术等。从宏观形貌、微观组织和力学性能3个角度出发,分析了工艺参数或工艺自身特性对增材制造成形件宏观形貌的影响,讨论了成形件显微组织演变机制及其力学性能,同时提出了单一热源与多能场辅助电弧增材制造技术在现阶段存在的问题,并给出了建议。     

先进的快速原型制造技术

介绍了快速原型制造技术的原理、实现步骤，所具有的优势和发展方向以及在陶瓷零件上的应用实例。     

基于三维CAD软件的快速成型制造技术及其精度控制

快速成型制造技术能将Pro/E软件设计的三维实体零件快速地制作成零件或者模具。采用STL转换格式进行Pro/E软件与快速成型软件数据对接,通过控制曲面到三角面片的弦高差来控制成型精度。     

双头螺旋槽零件的造型与加工

随着数控技术的高速发展,多轴加工设备在企业的应用越来越广泛。对于四轴加工零件来说,如何完成零件的编程及在编程过程中需要注意哪些事项是学习四轴加工非常重要的环节。以双头螺旋槽四轴加工零件为例,借助CAXA制造工程师软件详细介绍了四轴零件加工过程。     

模具组配零件的组合加工方法应用

介绍了冲压模和注射模的组配零件的组合加工方法,实现以普通加工技术获得高配合精度要求,充分体现模具零件制造的经济性,在传统制造技术和现代制造技术相结合上有一定的借鉴作用。     

分段沉积/雕铣成型工艺及其在快速模具制造中的应用

快速成型技术可以由三维CAD模型直接制造出具有复杂结构的零件。分段沉积/雕铣成型是一种传统快速成型和CNC雕铣加工相结合的复合成型工艺。介绍了分段沉积/雕铣成型工艺的原理、装置和软件,探讨了该工艺在快速模具制造中的应用。     

基于RP/RT技术的不锈钢快速模具制造工艺

用基于RP/RT技术的等离子喷涂制模技术制造不锈钢快速模具 ,与传统钢制模具相比 ,该工艺可以缩短模具开发周期60% ,成本也只有传统钢模的15%～20% ,非常适合新产品的开发和单件小批量产品的生产。介绍了该工艺的原理 ,讨论了成形的技术关键,运用该工艺进行不锈钢快速模具试制 ,不锈钢喷涂层厚度达到5mm ,表面硬度达到34.4HRC ,抛光后表面粗糙度达到Ra=0.2μm。     

Rapid precision casting for complex thin-walled aluminum alloy parts

1 .IntroCtion Seleetive Laser Sintering(SLS)15 an imPortant field ofRaPid PrototyPing(RP),due to its caPability ofProeessinga very wide range ofmaterialsinadireetway.AtPresent,most of sintering materials are nonmetallie,     

基于激光直接制造技术的材料研究

激光直接制造技术是一项从微观组织-宏观性能-零件性能全过程控制的技术,其中材料研究是重要技术特色之一.本文综述了激光直接制造技术材料研究的4个层次：从常用合金粉末到高性能复杂金属零件的实现、梯度材料的制备与梯度复杂零件的激光直接制造、特种材料的直接合成与特种材料复杂零件的激光直接制造和多元合金体系的研究.