激光直接金属快速成形技术的研究进展

激光直接金属快速成形技术既是快速成形基本原理与激光加工技术精华的集成,又是快速成形领域研究与发展的必然趋势。系统地介绍国外5种和国内3种最具有代表性的激光直接金属快速成形技术的最新研究进展,分析这几种技术的主要优点和不足之处,指出其目前存在的问题和今后主要的研究方向。研究表明,金属零件激光直接快速成形工艺具有常规制造方法无法比拟的优势,在航空航天、能源动力、机电工程、仪器仪表、军事武器装备及医疗卫生等领域都具有广阔的应用前景。     

板料拉深有限元模拟冲模速度研究

运用ANSYS有限元软件采用不同的模拟冲模速度进行板料拉深过程分析。研究表明,达到筒形件极限拉深高度而不发生起皱和破裂的模拟冲模速度有一个数值范围,在数值范围内任意选取模拟冲模速度,对起皱和破裂预测不会产生较大的误差,但取较大的模拟冲模速度能极大地提高模拟过程的计算效率。     

ME20M镁合金板料塑性成形性能实验研究

在一定条件下对3 mm厚的含稀土元素的ME20M镁合金板料进行热拉深性能实验和热拉伸力学实验研究,结果表明:ME20M镁板在250℃以上热拉深成形性能才随温度的升高明显改善,其极限拉深高度受温度的影响与该材料力学拉伸性能受温度影响规律相近,说明稀土元素能显著改善镁合金的高温塑性变形性能;同时变形速度对ME20M镁合金板料塑性变形能力也有一定影响。通过对热拉深成形件传力区部位金相实验得知,合理控制热拉深实验参数,能保证成形件微观组织,进而保证成形件质量。     

铜铝异种金属激光焊接焊缝成形和组织

用IPG YLS-1500型光纤激光器对TU1镀镍无氧铜和6061铝合金进行激光搭接焊试验,探究焊缝成型及显微组织,通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察并分析接头的组织形貌。结果表明:接头成型良好,铜铝充分融合,焊缝横截面处有明显的铝向铜侧扩散。铝侧熔合线到焊缝中心,先形成珊瑚状的亚共晶组织Al₂Cu+Al Cu,而后是平行排列的板条状Al₂Cu和块状Al Cu,最后为紧密排列的块状Al Cu和Al₄Cu₉。由于熔池溶液的流动,熔池中出现了不规则的"T"形晶粒。接头的剪切力达铜母材拉伸力的43.0%,为脆性断裂,接头内生成的Al₂Cu和Al₃Cu₄金属化合物是导致裂纹扩展的主要原因。     

5052铝合金CO2激光- MIG复合焊接工艺对焊缝成形的影响

以10 mm厚的5052铝合金为研究对象,研究CO2激光-MIG复合焊接工艺参数对其焊缝成形的影响规律。结果表明:焊缝熔深及熔宽随电弧电流的增加先增加后减少而后再增加,随激光功率的增加逐渐增加,随焊接速度的增加迅速下降;热源间距对焊缝熔深影响较大,对焊缝外观形貌影响很小。在He气中加入Ar气对改善焊缝表面成形和咬边等有明显的效果,随着加入的Ar气量增大,效果越明显;加入少量的Ar气有利于提高焊缝熔深,过量反而降低焊缝熔深。激光功率低于1 500 W有轻微咬边,在2 500 W有激光"匙孔"现象出现;当焊接电流为130～145 A、激光功率为3.5～4.5 kW、焊接速度为1～2 m/min、离焦量为-1～0 mm、热源间距为2～3 mm、Ar气流量为5～15 L/min、He气流量为10～20 L/min时,得到较好的焊缝形貌及焊缝熔深。     

选区激光熔化复合成形钢铜异质结构界面微观组织与力学性能

机加工与选区激光熔化(SLM)复合成形可实现零件高效率、低成本、异种材料成形。研究在高强度机加工钢基板上SLM成形高热导率铜合金,将SLM技术与传统机加工技术相结合,复合成形复杂双金属结构。利用SLM技术在机加工316L基体材料上成形CuSn10合金,阐明了复合工艺下成形的钢铜异质结构其界面处的微观组织与力学性能。采用金相显微镜、扫描电镜以及能谱检测对界面处的微观组织及元素分布进行观察分析;通过拉伸试验以及显微硬度的测量对复合成形钢铜异质结构的力学性能进行分析。分析结果表明：钢和铜相互扩散渗透,在界面处熔合区形成钢和铜相互包围的冶金结合区域,在靠近316L基体侧结合区发现显微裂纹,并且向316L基体延伸;结合区域抗拉强度达到361.65±5.45 MPa,延伸率为3.9%±0.1%,界面处显微硬度由316L基体区域的244.9 HV逐渐降低到CuSn10区域的155.1 HV。实验结果表明,机加工与SLM技术相结合复合成形钢铜异质结构具有良好的界面结合以及力学性能。     

低温挤压自由成形技术及其应用

综述低温挤压自由成形技术(Freeze-form extrusion fabrication,FEF)的工作原理、工艺特点、研究现状、应用展望及未来研究面临的问题。详细介绍低温挤压自由成形工艺装备的组成及研究现状。重点探讨低温挤压自由成形技术的应用领域及研究中面临的问题。认为低温挤压自由成形技术在航空航天、功能梯度材料零件制造、生物制造工程及概念原型与功能原型件制造等领域有广阔的应用前景。工艺参数优化、成形材料的选择、成形过程中的温度及干扰因素的控制是未来研究中面临的主要问题。     

金属注射成形技术及其在兵器工业中的应用

概述了金属注射成形 (MIM )技术的基本工艺过程及其特点 ,从几种MIM典型工艺分析入手介绍了MIM技术的发展状况 ,最后介绍了该技术在兵器工业中的应用。     

50CrV钢激光填丝焊焊缝成形多元非线性回归模型

在焊接50CrV薄板时,焊缝熔深要求控制在2 mm.为获得特定要求的熔深,基于响应面设计方法,采用实验设计软件Design-Expert 8.0对50CrV钢激光填丝焊焊接工艺进行了实验设计。实验过程中,以特定的焊缝熔深(2 mm)、最小化熔宽及余高为响应;以激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量作为控制变量,测量描述焊缝特征的响应数据,并建立其与焊接参数之间相关性的数学模型,通过方差检验确定了所建立的数学模型准确性。模型分析结果表明：激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量4个主因素对焊缝成形有直接的影响;根据优化结果得到最佳焊接条件,激光功率3.17～3.33 kW,焊接速度1.30～1.40 m/min,送丝速度4.0～4.23 m/min,离焦量3.1～4.5 mm,此时可获得满足焊接要求的熔深、熔宽和余高;实验验证了预测结果与实际焊接结果相一致,可用于指导实际生产。     

成形装药和爆炸成形弹丸的研究进展

通过几种常见的成形装药结构和不同装药的特性比较。介绍了国内外在爆炸成形弹丸(EFP)的形成机理和装药设计及其结构优化等方面的研究进展。从爆炸成形弹(EFP)到射流弹装药(JPC)的演化,说明了成形装药及爆炸成形弹所具有的开发潜力和广阔的应用前景。     

板材三维曲面零件的多点成形理论与方法

多点柔性成形是一种先进的金属板材三维曲面类零件的成形技术.本文介绍了板材多点成形技术中初始坯料设计、成形路径确定以及多点分段成形过渡区设计的有关理论与方法.应用该方法设计了椭球面、不规则曲面的初始坯料,计算了马鞍型样件的最优成形路径.     

板料超塑变形时的损伤演变与成形极限

基于含内变量的不可逆过程热力学的基本原理，首次建立了在超塑变形过程中的内部损伤演变方程，其损伤变量（Ｄ）与等效应变（ε＿ｅ）之间呈现一种非线性关系，它较好地反映了超塑性材料（特别是空洞敏感性材料）的损伤行为。同时，应变状态对超塑性材料的损伤变量有着重要影响，为了验证本文提出的损伤模型，进行了铝合金ＬＹ１２ＣＺ和黄铜Ｈ６２在不同加载路径下的超塑实验，研究表明理论预测与实验结果具有较好的一致性。     

拉伸性能在板材成形中的应用分析

通过单向拉伸与双向等拉的对比计算,对机械性能指标结果进行了分析。认为将单向拉伸实验测出的机械性能指标直接用于板材成形是不妥当的。     

可移动片盒装置的宽调速及其在连发弹道摄影中的应用

介绍了连发弹道摄影经纬仪特有的可移动片盒装置的宽调速方案设计。     

材料高温变形激光扫描测量方法

基于激光狭缝扫描检测技术和红外测温技术 ,提出了一种用于材料高温变形量和线膨胀系数非接触自动测量的激光扫描测量方法和测量系统。本文详细论述了测量系统及其测量原理 ,并利用该测量系统对某种材料的高温变形或线膨胀系数进行了测量。实验结果表明 ,该系统可满足标距为 30～ 5 0mm试样在 10 0 0～ 30 0 0℃温度状态下材料变形的测量要求 ,测量精度可达± 3μm ,为研制新型特殊复合材料的高温性能和材料的合理使用提供了可靠依据。     

电热化学炮脉冲形成网络分析及其参数设计

对一种电热化学炮脉冲形成的网络（ＰＦＮ）进行了较为详细的分析和计算，提出了适用于网络参数设计的计算方法，并编制了相应的计算程序，对线性负载进行计算，得到了较好的结果，同时也考虑了非线性负载的情况，如果实用中有了适用的等淳子体负载模型，就可得到相应结果。     

上机匣成形中的质量缺陷及对策

上机匣是直升机的关键零件，几何形状复杂，锻件足寸大，性能指标要求高，成形中容易产生粗晶、折叠、流线不顺等质量缺陷。本文采用纯铅为模拟材料，对上机匣成形方案进行了试验研究；利用等温精锻工艺，镶块式模具结构等，成功地锻制了上机匣锻件。其力学性能，显微组织和足寸精度均符合要求。     

激光相变硬化过程数值分析与工艺优化系统

应用本系统可建立不同钢种的热物性参数库和激光相变硬化处理工艺参数库。建立了激光相变硬化过程的传热模型 ,应用有限元或有限差分方法计算了激光相变硬化过程的温度场及组织场。计算出的温度场和组织场可以用图形的方式直观地显示出来。激光相变硬化区宽度和深度的计算结果与实验符合较好 ,为工艺优化提供了依据。