冷金属转移法电弧填丝增材制造4043铝合金

Cold metal transfer plus pulse (C + P) arc was applied in the additive manufacturing of 4043 Al alloy parts. Parameters in the manufacturing of the parts were investigated. The properties and microstructure of the parts were also characterized. Experimental results showed that welding at a speed of 8 mm/s and a wire feeding speed of 4.0 m/min was suitable to manufacture thin-walled parts, and the reciprocating scanning method could be adopted to manufacture thick-walled parts. The thin-walled parts of the C + P mode had fewer pores than those of the cold metal transfer (CMT) mode. The thin- and thick-walled parts of the C + P mode showed maximum tensile strengths of 172 and 178 MPa, respectively. Hardness decreased at the interface and in the coarse dendrite and increased in the refined grain area.     

激光电弧增材制造铝合金点阵杆件的精度与性能

采用Box-Benhnken响应面分析法分析了激光参数对激光电弧增材制造2319铝合金点阵杆件成型精度与性能的影响．试验影响因素为激光功率、激光脉冲频率和激光占空比,响应指标为杆件直径、杆件粗糙度和杆件抗拉强度．结果表明：激光功率的变化对杆件直径的影响最显著,激光使电弧能量密度更为集中,导致杆件直径变大;激光功率的变化对杆件粗糙度的影响最大,合适的激光功率能够使熔滴具有良好的铺展性,获得粗糙度较低的杆件;激光脉冲频率对杆件抗拉强度的影响最大,脉冲激光增大了熔滴内部流速,能够减小铝合金内部气孔含量,提高杆件抗拉强度．基于对三个响应指标的综合评定,得出激光作用下所获得的最优杆件的参数为：激光功率为353 W,脉冲频率为60 Hz,占空比为34%,并在此工艺下成功制备出铝合金点阵结构．     

机械振动对电弧增材制造2319铝合金微观组织与机械性能的影响

为了解决电弧增材制造试样晶粒粗大、机械性能较差等问题,在电弧增材制造2319铝合金过程中施加机械振动,分析了机械振动频率和幅度对试样微观组织和机械性能的影响。结果显示：机械振动使熔池流动性提高,熔池更加铺展,层宽增加,层高降低;振动破碎了生长过程中的枝晶,使INZ晶粒尺寸减小14.49 μm,ITZ晶粒尺寸减小4.68 μm;枝晶间隙处的溶质元素含量降低,晶界析出相变得断续且细小,PLC效应间隔增加,材料延伸率显著提高;机械振动频率和机械振动幅度改变时纵向和横向延伸率分别提升了38.2%,15.7%和29.3%,52.5%,而强度变化并不显著。采用机械振动辅助电弧增材制造能够在不影响强度的前提下显著提高试样的塑性,可为机械振动在增材制造领域的广泛应用提供技术参考。     

不同基板热沉的铝合金电弧增材控形

从熔池热耗散条件入手,以基板尺寸构建熔池局域差异性传热特征,通过试验探索热沉条件(横向传热-基板宽度、纵向传热-基板厚度)对成形几何和成形形貌的影响规律,籍此从熔池外部这一较为简单的传热过程管理出发,探讨与热输入匹配的热耗散条件,实现电弧增材控形.实验结果表明,基板对沉积层形貌影响主要通过改变熔池周围热耗散实现.当热输入不足时,单层沉积会在起弧处形成垂露状、颈缩等缺陷.基板尺寸越大,热耗散能力越强,沉积层宽度越小,高度越高.基板对沉积层影响随着沉积高度增加逐渐减弱,不同热沉条件下沉积层尺寸最终趋于稳定.通过增大起弧电流和熄弧端悬停的策略来应对基板热沉条件变化,可避免虚焊、熔池流淌等缺陷,改善多层沉积几何成形质量.     

电弧增材制造复杂截面等距填充路径生成算法

为了解决增材制造、计算机数控(CNC)加工中的任意复杂截面的等距填充问题,提出了一种基于水平集函数的等距填充路径生成算法．首先,针对复杂截面等距填充问题的特点,提出了水平集函数演变偏微分方程及其演变规则,通过有限差分法构建了前向欧拉迭代公式并设计了整个等距填充的算法流程;然后,使用一个复杂截面进行了有限差分数值实验验证,结果表明提出的新算法能够避免复杂的多边形交、差、并、裂解等运算,高效处理复杂截面的等距随形状填充;最后,以一个失效的曲轴热锻模为例,进行了分层切片、等距填充规划处理和电弧熔丝增材制造修复实验,验证了算法的有效性．     

铝合金筒壁电弧增材制造数值模拟中分段弧形体热源模型的建立

为提升铝合金筒壁电弧增材制造数值模拟的计算效率,基于Goldak移动双椭球体热源在圆弧路径上的分段化与ABAQUS的二次开发,阐述了分段弧形体热源的数学推导过程;建立了有限元模型并进行了移动体热源、材料参数与边界条件的试验验证,模拟结果与试验结果吻合良好;利用3种分段策略进行计算并分析了计算精度与效率。分段策略的数值模拟结果与移动体热源的对比表明:热循环曲线的变化趋势一致,峰值温度的计算误差在8%以内;残余应力云图的分布规律一致,且计算结果对热源的分段段数不敏感;利用一段、四段、八段弧形体热源进行计算的总时间分别节约了98.24%、77.51%、65.96%。     

增材制造技术

正2012年12月14日,第154场中国工程科技论坛——2012年增材制造技术国际论坛暨第6届全国增材制造技术学术会议在武汉开幕。本次会议由中国工程院、中国工业和信息化部、中国机械工程学会、美国机械工程师学会、英国机械工程师学会主办,中国工程院机械与运载工程学部、中国工业和信息化部装备工业司、中国湖北省科技厅、中国华中科     

电弧填丝增材制造高强度低合金钢的组织和力学性能

A high-building multi-directional pipe joint (HBMDPJ) was fabricated by wire and arc additive manufacturing using high-strength low-alloy (HSLA) steel. The microstructure characteristics and transformation were observed and analyzed. The results show that the forming part includes four regions. The solidification zone solidifies as typical columnar crystals from a molten pool. The complete austenitizing zone forms from the solidification zone heated to a temperature greater than 1100°C, and the typical columnar crystals in this zone are difficult to observe. The partial austenitizing zone forms from the completely austenite zone heated between Ac1 (austenite transition temperature) and 1100°C, which is mainly equiaxed grains. After several thermal cycles, the partial austenitizing zone transforms to the tempering zone, which consistes of fully equiaxed grains. From the solidification zone to the tempering zone, the average grain size decreases from 75 to 20 μm. The mechanical properties of HBMDPJ satisfies the requirement for the intended application.     

开启增材制造新时代

正当前,以信息技术与制造技术深度融合为特征的智能制造模式,正在引发整个制造业的深刻变革。作为制造业有代表性的颠覆性技术,增材制造(3D打印)正逐步成为世界各国抢占未来产业制高点的焦点领域。美国、欧盟、日本、韩国、新加坡、俄罗斯、南非、印度等国家和区域也通过各种措施推进3D打印产业发展,将其作为未来产业发展新的增长点加以培育。我国高度重视增材制造产业,通过《国家增材制造产业发展推进计划(2015-2016年)》《增材制造产业发展行动计划(2017-2020年)》《中国制造2025》《高端智能再制造行动计划(2018-2020年)》等政策的引导,在社会各界共同努力下,实现增材制造产业快速可持续发展,加快培育制造业发展新动能。作为制造大省、强省的广东,3D打印产值已占全国的1/3,在迈向"智造"强省的征途中,敢为人先的广东势必要抓住3D打印发展的契机,在未来全球3D打印     

印刷电子 增材制造

<正>与传统微电子工艺相比,印刷电子为增材制造,致力于运用优化的图形印刷,使功能性材料在衬底上一次成形,无需后续减材成形。印刷电子增材制造将电路及功能性器件(如集成电路)同时印刷,免去了后续贴片工艺,大大简化了生产工艺,节省材料,近于零污染排放。同时,印刷电子增材制造可以达到大面积、高产速、低成本量产,其产品具有柔性、大面积功能化分布及廉价等诸多优势。这将开拓传统微电子无法企及的潜在应用市场。     

Tandem-GMAW电弧增材制造基层成型宽度研究及热过程分析

电弧增材制造网格壁板以逐层堆积的方式直接在基板上沉积网格结构,能够极大地提升生产效率并降低成本.在网格壁板的成型过程中,基层的成型和整体的热过程决定了上层是否能成功完成成型.本文针对不同板厚作为基板的基层成型不规律问题,利用不同环境因素下的试验得到其成型熔宽及余高数据,根据得到的数据建立有限元填充模型.采用有限元模拟方式研究基板厚度、预热温度、距边缘距离等关键参数对电弧增材制造网格壁板的影响规律.试验结果表明:随着基板厚度的增加,基层成型宽度明显减小;随着预热温度的升高,在80℃温度以内宽度增加不明显,当预热温度超过120℃,基层成型宽度出现明显的增加;在边缘距离大于20 mm时,边缘距离对成型宽度基本没有影响;边缘距离小于20 mm时,随着边缘距离的减小,成型宽度逐渐加大,在边缘距离为10 mm时整个边缘基板的温度达到500°,基板塌陷倾向明显.最后通过上述试验结果,应用热力学理论构建基层成型数学模型,结合统计学最小二乘法,辅助确定热源参数后采用有限元模拟的方法可以进行不同工艺参数及板厚的热过程研究,这种创新性结合热力学解析解、统计学方法和简单实测解,可以有效地减少电弧增材基层热过程...     

增材制造原材料发展现状

增材制造是近30年快速发展的先进制造技术,其优势在于三维结构的快速和自由制造,对传统机械制造行业产生了巨大的影响。原材料作为增材制造的物质基础,其性能和价格将是制约增材制造快速发展的瓶颈。根据化学成分分类综述了高分子材料、金属材料、陶瓷材料在增材制造领域的应用现状,指出国内增材制造原材料的问题和差距,并对未来的发展方向进行展望。     

单电源三丝电弧增材制造熔滴过渡行为及精度

为了提高大型金属构件的成形效率与精度,使用了单电源三丝共熔滴电弧增材制造系统．分析了三丝电弧增材制造“共同熔滴”的形成过程,研究了工艺参数对熔滴过渡行为与堆积层形貌的影响,并优化出堆积工艺参数,增材制造出艉轴架轮毂模拟件．三根丝材末端首先形成三个独立的单丝熔滴,熔滴在电磁力和表面张力的作用下形成“共同熔滴”．熔滴不会在丝材末端旋转,具有平稳的熔滴过渡过程．当单电源三丝电弧熔丝增材制造电流为400 A,电压为26 V时为排斥过渡,过渡频率为25 Hz,堆积层平整度为0.86;当电流为500 A,电压为26V时为潜弧过渡,过渡频率为33 Hz,堆积平整度为0.42;当电流为600 A,电压为28 V时为颗粒过渡,过渡频率为66 Hz,堆积平整度为0.38;当电流为700 A,电压为30 V时为射滴过渡,过渡频率为125 Hz,堆积平整度为0.67．单电源三丝成形艉轴架轮毂模拟件优选的工艺参数为：电流为600 A,电压为28 V,其成形精度为±1.2mm,平均成形效率为7 kg/h,并且艉轴架轮毂模拟件力学性能满足使用需求．     

机器人电弧增材系统修复破损零件研究

用自主研发具有自动路径规划机器人电弧增材系统对报废发动机缸盖进行修复．扫描新缸盖和报废件,两电子模型差即为待修复模型;基于强度和修复便利性提出了修复生长和扫描方向,优化了工艺参数,检测了修复部分硬度和强度;使修复壁铅锤设置消除台阶效应,修复件和模型特征点建立坐标系,并对准两原点和扫描方向,自适应切片,成功修复了缺损形状较大缸盖．修复件的硬度达到母材的95.2%,强度均值为177 MPa,修复件内外侧平均误差不超过2 mm,满足缸盖的使用要求．     

金属材料增材制造研究与应用

金属增材制造技术近年来快速发展,在医疗、航空航天、汽车等领域具有巨大的应用潜力,在特定应用领域技术增材制造工艺已颠覆了传统加工工艺。分别介绍了以粉末床熔融和直接能量沉积2种增材制造工艺方法的技术原理与特点,以及实际应用情况,并对金属增材制造技术目前面临的挑战进行了探讨。     

厚积薄发 推进增材制造产业发展——专访广东省增材制造协会会长、华南理工大学教授杨永强

本刊记者曾经多次采访广东省增材制造协会会长、华南理工大学教授杨永强,撰写了《广东抢占3D打印产业发展先机——中国3D打印技术产业联盟副理事长、华南理工大学杨永强教授专访》《华南理工大学:金属3D打印技术领域的翘楚》和《杨永强:冷眼看3D打印热潮》3篇文章。这3篇文章介绍了3D打印的发展前景及广东3D打印技术产业化的优势和制约因素,阐明了杨永强教授对广东进一步推进3D打印技术产业化、抢占3D打印技术产业高地的建议;报道了华南理工大学在金属3D打印技术的研发以及在生物医学领域实现产业化等成果;揭开3D打印的神秘面纱,展示热潮背后的冷静思考。今天,我们再次邀请杨永强教授介绍了近年增材制造产业扶持政策、广东省增材制造协会的工作及进一步推动增材制造产业发展的建议;同时,作为我国金属增材制造领域的重要专家、学者,杨永强教授还介绍了金属增材制造的应用及发展趋势。     

复杂型腔锻模电弧增材再制造分层切片方法

为解决复杂型腔热锻模具自动化电弧增材再制造过程中分层切片过程效率低和效果差等问题,提出了一种改进的切片方法.首先,针对STL模型的结构特点,设计了Point,Triangle和STLModel三个类对模型的数据进行存储,在类中定义了处理和操作数据的方法;从提高操作效率的角度出发,提出了一种先求三角形与切平面交点并通过法...     

电弧增材熔池流动特性及稳定性数值模拟

为探究熔池热状态及流动特征对熔池尺寸及其稳定性的影响,本文利用FLUENT软件及二次开发建立电弧增材熔池三维数值模型。数值结果表明了电弧增材是一个快热急冷的熔池非平衡凝固过程,电弧力及马兰戈尼效应对熔池流动影响较大,且熔池内部流态以环流为主。综合分析了热输入及热耗散对熔池局域温度场及流场的影响,熔池热状态通过影响熔体粘度、各驱动力而改变熔池流态及流速,而熔池流动则影响熔池边界及热对流,因此二者的综合作用决定了熔池几何。而层间冷却能够改善沉积时熔池热耗散条件,减小热积累的影响,但会降低成形效率。     

面向增材制造的可预测理论、计算及实验方法

<正>面向增材制造的可预测理论、计算及实验方法国际研讨会(WAM2016)于2016年10月17~19日在大连召开。本次会议由国家自然科学基金委员会和中国力学学会共同资助,大连理工大学国际计算力学研究中心、运载工程与力学学部工程力学系以及工业装备结构分析国家重点实验室共同主办。大连理工大学工程力学系程耿东院士和美国西北大学Wing Kam Liu教授共同担任会议主席,大连理工大     

黑龙江省增材制造产业发展对策研究

增材制造是世界范围内新一轮工业革命的核心竞争技术,也是传统制造产业向智能制造产业转型的重要突破口,该产业已经进入到工业信息化的快速发展阶段,被誉为世界范围内引领第三次工业革命的先进技术。在国家大力支持增材制造产业发展的背景下,我们从黑龙江省实际发展情况出发,分析制约黑龙江省增材制造产业发展的关键要素,从而构建黑龙江省增材制造产业发展新优势,助力黑龙江省传统低端制造产业向高端智能制造产业转化,促进原有制造产业提档升级。