熔融挤压堆积成形中材料丝的熔融过程分析

应用传热学理论,建立材料丝在液化管中的熔融模型,采用数值解方法,求出该模型的解。研究结果对于合理选择液化管加热温度,具有重要的指导意义,同时为进一步研究送丝速度与加热温度的匹配问题,奠定良好的理论基础。     

FDM快速成形工艺参数的多尺寸目标优化

熔融堆积成形(FDM)作为主要的增材制造工艺,可以缩短新产品开发周期、降低开发成本,但成形精度限制了其应用范围。系统分析了FDM成形的全过程,探索了成形精度的影响因素;分析了丝宽对成形精度的影响,并考虑其与成形过程中丝材的收缩变形的交叉影响,提出变动误差补偿的数学模型;选取4个主要工艺参数,运用田口理论进行试验研究,获得单尺寸目标下的最佳工艺参数组合以及各控制因子对目标影响的显著程度,并推导出单个尺寸误差的补偿方程;基于灰系田口方法对多尺寸目标进行灰关联度分析,获得多尺寸目标下的最佳工艺参数组合及各控制因子对多目标影响的显著程度,推导出信噪比(S/N)的灰度回归方程,通过比较分析提出一套基于多工艺参数优化的成形工艺。     

FDM工艺送丝驱动机构的摩擦驱动力分析

基于熔融沉积造型(FusedDepositionModeling，FDM)中料丝的受力分析，提出采用槽轮结构以增大驱动力。文中主要通过分析送丝驱动摩擦轮的结构，提出从动轮上的摩擦力可以忽略不记，同时提出在摩擦轮上开设V形卡槽的做法，并分析V形卡槽角度的大小对送丝驱动力的影响，提出卡槽角度的范围，寻求能够获得较大送丝驱动力的卡槽角度。文中最后讨论了开槽的作用与开槽角度的范围，并推导了有弹簧预压情况下驱动力的计算公式。     

快速成形工艺过程的描述与分析

为了定量研究快速成形过程 ,需要建立其数学模型。针对材料中对成形有重要意义的堆积参量 ,采用矩阵方法 ,提出了材料成形状态矩阵以描述材料在快速成形全过程和各个空间位置的团聚状态的变化。对快速成形的成形机理和离散堆积思想进行了数学描述 ,提出了伴生函数以描述快速成形过程中伴生的其它物理化学现象。在数学描述的基础上 ,提出了快速成形技术中的一些新思想     

丝材3D打印2024/7055铝合金梯度结构组织与性能分析

大型高强度轻质铝合金整体结构件在航空航天装备结构中应用广泛。为充分发挥不同材料的性能优势,可将两种以上的铝合金材料通过增材制造技术整体成型,从而制造出兼顾功能与减重要求的整体梯度结构件。为此,提出了一种多丝材电弧增材制造铝合金梯度结构件的制备方法,实现了航空结构常用的2024/7055铝合金梯度结构的3D打印,并对梯度结构进行了宏/微观组织、气孔缺陷、过渡区元素含量以及力学性能等进行了全面的分析。研究结果表明：通过多丝材增材制造打印的2024/7055铝合金梯度结构连接良好、过渡区域连续;梯度区域两种材料的晶粒组成不同,2024铝合金由等轴晶粒组成,而7055由短柱状晶粒组成;气孔在空间分布中呈条状分布,并且两种合金Zn元素含量不同,导致力学性能差异较大;当材料组分占比为2024(25%)/7055(75%)时,力学性能最好,材料折损率最低。     

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．     

基于正交试验法的熔融沉积快速成形工艺参数优化研究

建立了以缩小成形样件表面条纹间距为目标,成形层厚ap和成形室温度T为因素的2因素5水平正交试验,研究了熔融沉积快速成形工艺参数优化问题,得到了成形层厚是影响表面质量的主要因素以及在环境温度为28℃时最佳成形层厚ap和成形室温度T的参数水平分别为0.2 mm和50℃,该方法对于研究其它特种加工方法的工艺参数优化提高工艺效益具有一定借鉴作用。     

建筑工程中甲控材与甲供材的利弊分析

在工程施工中,施工材料的控制是一大项,控制得好,既能节省费用减少浪费,又能掌控工程质量,是每个建筑甲方十分在意的重要环节。但在甲控材料与甲供材料的实施过程中各有利弊,本文以甲控材料与甲供材料的施工中的利弊进行分析,以便施工单位参考。     

PLA增减材工艺设计及其表面粗糙度测量分析

为提高聚乳酸(PLA)熔融沉积(FDM)成形件的表面质量,拓宽PLA成形件的应用领域,使用MakerBot Replicator Mini成形机和JTGK-500H高速数控雕铣机设备,以直径1.75 mm的PLA丝材为原材料,进行增材制造与减材加工复合工艺设计及其表面粗糙度试验研究。增材成形层厚0.05 mm,送丝速度40 mm/s,熔丝温度215℃,制备了PLA长方体试验件(100 mm×100 mm×50 mm),并对FDM试验件进行多次铣削加工,其工艺参数为主轴转速800～10 000 r/min,进给速度500～700 r/min,背吃刀量0.1～0.3 mm,得到9组成形表面的粗糙度数值0.872、0.750、0.676、0.852、0.776、0.654、0.839、0.732、0.670μm。通过正交试验分析,确定了PLA成形件表面的最佳铣削参数,为增材制造成形件二次加工提供了试验研究基础。     

电弧喷涂药芯丝材涂层的组织和高温冲蚀性能

采用电弧喷涂自制的FeB和CrB两种药芯丝材在20#钢基体表面制备了FeB涂层和CrB涂层,分析了两种涂层的显微组织、相结构、硬度和孔隙率,并采用高温冲蚀磨损试验考察了其耐高温冲蚀磨损性能.结果表明:FeB涂层主要物相是α-Fe,FeB和FeB2,CrB涂层中主要存在α-Fe,CrB和Cr2O3相,两者的微观组织结构都是由弥散分布在铁基金属中间的硬质相粒子和少数孔洞组成,涂层与基体之间结合良好.FeB涂层的孔隙率小于CrB涂层,但硬度低于CrB涂层.FeB涂层和CrB涂层在650 ℃下具有良好的抗高温冲蚀磨损性能,都能够对20#钢基体起到较好的防护作用,但CrB涂层抗高温冲蚀磨损性能比FeB涂层更好.     

开放式熔丝沉积成型控制系统的设计与实现

熔丝沉积成型技术已成为快速成型工艺中发展最快的一种,为满足低成本的要求,设计了一种基于开放式总线结构的单微机控制系统,包括硬件体系结构和软件体系结构,采用模块化的设计的思想.该系统在满足稳定性及控制精度的前提下,对减小体积降低成本方面具有应用意义.     

鸡形觉剥夺性近视眼发病机制的研究

目的探索形觉剥夺性近视眼的发病机制。方法利用眼罩遮盖造成鸡近视模型，并利用高效液相色谱和电化学检测技术研究了鸡形觉剥夺性近视视网膜多巴胺及其代谢产物的变化。结果形觉剥夺性近视鸡实验眼与对照眼比较，在屈光度、前后径、赤道径方面有极显著差异。在多巴胺及其代谢产物含量方面亦有极显著差异。更为重要的是，实验发现5-羟色胺产物5-HIAA实验眼与对照眼比较亦有显著性差异。结论多巴胺参与正常视觉和眼球生长发育的调控。5-羟色胺可能作为一种神经递质参与了形觉剥夺性近视的形成。     

增材制造中耦合零件表面粗糙度及支撑面积的建造方向优化

以熔融沉积(fused deposition modeling, FDM)技术为基础,研究了建造方向对于零件表面粗糙度以及支撑的影响.通过实验测试新型聚乳酸(polylactic acid, PLA)材料零件不同建造方向下的表面粗糙度,结合理论及经验公式,建立符合实际情况的粗糙度综合预测模型.对于复杂多面体零件,通过选择功能性表面,建立建造方向集合,在有限的方向集合内选择最优建造方向,从而整体提升零件表面粗糙度.提出了基于光固化立体造型术(stereolithography, STL)文件格式的支撑面积数学模型,以支撑面积最小为优化目标,使用遗传算法(genetic algorithm, GA)进行单目标优化,搜寻最优建造方向.针对不同建造方向下,表面粗糙度和支撑面积的耦合问题,建立多目标优化模型,使用遗传算法全局搜寻最优建造方向.     

有限差分法在铸造应力场模拟中的应用

基于单向热-力耦合模型,用有限差分法(FDM)进行温度场模拟,将所求得的温度结果作为体载荷施加到应力分析的三维模型中,采用不同差分格式对控制方程进行离散,计算应力应变,开发出FDM/FDM铸件热应力场数值模拟系统.该系统使得铸造应力应变分析与传热分析使用同一FD网格模型,避免了采用不同模型进行热-力耦合分析时的结点匹配问题,减小由此产生的单元温度载荷传递误差.采用实际铸件进行了浇注实验和残余应力测试试验,模拟结果与实际情况一致,表明FDM可以用来模拟铸件残余应力的形成和预测热裂产生的倾向.     

SLS成型机的粉末预热过程研究

对成型机工作腔的一般预热方法的预热过程进行了分析 ,研究了辐射预热的热流密度对粉末预热温度的影响 ,提出了热流密度场模型 ,并与实验测得的预热温度场进行了比较 ,该模型可用于预热装置设计和SLS成型过程控制     

熔融沉积制造工艺参数的优化

在FDM工艺参数优化设计中，使用一个包含22个尺寸、几何精度及表面粗糙度特征的测试件，采用一个具有最少试验次数的正交试验得到27个FDM原型。通过使用三坐标测量仪和表面粗糙度轮廓仪来测量原型件的各种特征，并使用MATLAB软件进行试验数据处理，据此结果来评估FDM原型件的质量。取得了加工工艺参数与原型件质量之间的关系，并进行了工艺参数的优化。研究结果表明，工艺参数的优化设置能大幅度改善原型件的质量。     

FDM薄板振动特性的理论与实验研究

熔融沉积成型(FDM)是一种能够直接打印出具有复杂几何形状零件的快速成型技术.然而,FDM在振动性能方面很难与传统加工方式相媲美,需要对其进行更为实际的振动特性分析,为此首次提出FDM 3D打印薄板的振动特性理论建模方法.以悬臂边界条件下FDM薄板为研究对象,基于经典层合板理论,采用双向梁函数组合法表示振型函数,并通过Ritz法求解获得了复合薄板的固有特性;搭建了FDM 3D打印薄板的固有特性测试实验台,以获得薄板的模态振型和固有频率;计算与实验结果验证了理论计算方法的正确性和可靠性.     

聚联苯醚二甲酰十二碳二胺的热降解过程与机理

利用热重法研究了半芳香尼龙聚联苯醚二甲酰十二碳二胺(PA12-O)在N2气氛中以不同速率β升温时的热降解过程及热降解动力学.结果表明,PA12-O的热降解是一步反应,随着β的增大,降解温度呈指数关系升高.其起始平衡降解温度为439.4℃,终止时的平衡降解温度为468.33℃,最大降解速率时的平衡降解温度为459.17℃.为确定PA12-O的热降解机理,比较了用Kissinger、 Flynn-Wall-Ozawa和 Coats-Redfern方法求得的PA12-O的热降解表观活化能,证明PA12-O的热降解机理为减速类型.     

PPS过滤纤维热动力学特性及其失效性能

利用热重(TG)分析仪对氮气和空气中聚苯硫醚(PPS)纤维的失效过程和动力学参数进行了研究.TG曲线表明PPS纤维的热降解呈现两个阶段,在空气中的热降解终止温度比在氮气中低85℃.同时,利用Coats-Redfern法计算了PPS热降解动力学参数,结果表明空气中PPS纤维的失效活化能比氮气中平均高156kJ/mol,指前因子与氮气中的平均相差10个数量级.在空气和氮气中PPS的反应级数分别为3和1.