激光熔覆成形技术的研究进展

激光熔覆成形技术是近年来发展起来的一种新型的先进制造技术.该技术将激光熔覆表面强化技术和快速原型制造技术相结合,具有成形零件复杂、结构优化、组织性能优良、加工材料范围广泛、柔性化程度高、能实现梯度功能和无模近终成形等独特优点,可广泛应用于复杂零件的直接制造和修复,具有广阔的应用前景.介绍激光熔覆成形技术的原理、特点和应用,从几种典型激光熔覆成形系统、成形零件组织性能研究、温度场数值模拟、成形过程检测与控制和成形过程残余应力和裂纹产生的原因及对策等方面对激光熔覆成形技术的研究进展进行综述,指出该技术存在的问题,并对其发展方向进行预测和展望.激光熔覆成形技术在硬件系统、工艺研究和熔池检测与控制等方面都取得了可喜的进步,但成形精度和裂纹仍然是该技术领域非常棘手的问题,有待进一步突破.     

激光金属增材制造实现“多线并行”

正南京航空航天大学材料科学与技术学院、江苏省高性能金属构件激光增材制造工程实验室教授顾冬冬团队,提出材料-结构-性能一体化激光金属增材制造的整体性概念。高性能金属构件是航空、航天、交通、能源等现代工业的基石,且高端装备的服役性能很大程度上取决于构件的高性能。激光增材制造(3D打印)技术可满足现代工业对难加工金属构件短周期、高精度、高性能制造的重大需求。     

激光熔覆成形金属零件中微裂纹的减少和消除

激光熔覆成形技术是近年来发展起来的一种新的快速原型制造技术,该技术将快速原型制造技术和激光熔覆表面强化技术相结合,既保留了快速原型制造技术中能够快速制造复杂零件的特点,又具有成形零件性能优良、组织结构致密的优点,是快速原型制造技术中一个重要的发展方向.激光熔覆成形技术的一个亟待解决的问题是成形零件中的微裂纹问题,通过理论分析激光熔覆成形技术和激光熔覆表面强化技术之间的区别,找到了减少和消除激光熔覆成形金属零件中产生微裂纹的一个突破点,这就是激光熔覆成形中的基体材料.对多种基体材料及其预热温度和多种合金粉末材料进行了试验研究,重点研究基体材料对激光熔覆成形零件过程中微裂纹的影响,获得了激光熔覆成形的金属试样.通过理论分析和试验研究,得出以下结论在适当选择基体材料及其预热温度和合金粉末的条件下,完全能够减少和消除激光熔覆成形过程中产生的微裂纹.     

板料冲压成形工艺与模具设计制造中的若干前沿技术

板料成形技术是最重要的金属成形方法之一,广泛应用于工业领域。因此,成形制造技术及装备水平已成为衡量一个国家制造水平的重要标志,在很大程度上决定产品的质量、效益和开发能力,决定着一个国家制造业的国际竞争力。结合相关研究领域的发展趋势和最新研究成果及其工业应用,针对目前板料成形技术发展现状,提出板料冲压成形工艺与模具技术的若干发展前沿问题。包括冲压过程仿真模拟中的新理论和新方法、高性能材料参数反求技术、冲压工艺设计中的优化理论和方法、基于CAE技术的冲压新工艺、模具型面数字化制造技术以及模具表面磨损预测和寿命控制方法。通过对这些新理论、新方法和新技术的分析,重点阐述其重要性以及可能取得的进展和预期效果。     

等离子熔积/铣削复合直接制造高温合金双螺旋整体叶轮

采用等离子熔积与铣削复合制造技术，在等离子熔积成形过程中复合铣削精整，试制了难加工高温合金双螺旋整体叶轮样件，其组织性能和力学性能均高于采用传统工艺加工获得的叶轮。该技术解决了现有高能束熔积成形技术因无支撑和台阶效应造成的尺寸精度和表面质量不高的瓶颈问题，是难加工材料零件短流程、低成本、高质量无模精确制造的新的有效加工方法。     

整体叶盘先进制造技术应用与发展

<正>国外航空发动机研制应用了大量高端装备及制造技术。以国外整体叶盘发展为切入点,介绍了航空发动机部分先进制造技术的应用现状及发展方向。整体叶盘是航空发动机的重要转动部件,在离心力、气动力等多变载荷下工作。为提升气动性能以及保证服役周期,国外整体叶盘带有弯掠特征的复杂叶片构型,采用钛合金、高温合金等难加工材料,形位精度及尺寸公差严,加工表面完整性要求高,     

机械与制造科学“十一五”发展的战略方向(制造科学)

根据中国国家自然科学基金委员会《机械与制造科学“十一五”发展战略研究报告》，阐述机械与制造科学有关制造科学“十一五”发展战略。 给出先进制造科学技术和制造系统的内涵、研究范围及其重要性。指出“十一五”期间将进行以下研究。 成形制造科学与技术，应研究特大型及关键零部件的成形制造技术, 精密、高效、清洁成形制造科学与技术, 新材料成形制造技术与科学,激光加工成形制造科学与技术，以及基于模拟仿真的数字化成形制造科学与技术。 先进加工制造技术的主要发展方向和重要研究领域是，超高速切削加工技术和超高速磨削技术，精密/超精密加工技术和微细、复合加工技术，以及相应的新一代装备制造技术，机械加工制造追求优质、高效、低耗、柔性和洁净。 数字制造和数字装备的重要科学问题是，数字建模与仿真的理论和方法，基于视觉信息的数字装备运动规划和自律控制，数字化协同产品开发的基础理论与关键技术。 机械系统和制造过程的测量及仪器研究领域是，新型传感原理及传感器，先进制造的现场、非接触、数字化测量，微/纳米级超精密测量，超大尺寸精密测量，基标准及相关测量理论。     

航天大型薄壁回转曲面构件成形制造技术的发展与挑战

薄壁曲面构件是广泛应用于航空航天等高端运载装备的关键构件。大型薄壁曲面构件成形制造技术是新一代航空航天飞行器、战略导弹和船舶等尖端装备向大型化、轻量化、高性能化、长寿命和高可靠性方向发展的迫切需要。然而,这类构件的壁薄、直径等尺寸大、曲率变化、大小尺寸极端结合,且材料轻质高强、性能要求高等,使其制造难度大。首先概述了航天领域大型薄壁回转曲面构件及其制造技术的发展历程与类型,据此针对不同类型的大型薄壁回转曲面构件制造技术综述了其应用与研究进展,然后对比分析了各制造工艺的技术特色、构件性能与发展潜力,探讨了大型薄壁回转曲面构件制造技术的未来发展趋势与面临的挑战。     

L-SS:大功率金属激光熔覆-熔化-烧结成形制造平台

正在激光三维增材成形技术领域中,激光熔覆沉积成形——LCD*(Laser Cladding Deposition)和选择性激光熔化成形——SLM(Selective Laser Melting)是最为重要的无偏析和高柔性金属成形技术。LCD可将金属熔滴沉积在任意界面,可完成尺寸大、重量重、高性能、高可靠性的金属结构件,因而受到航空等高端制造界的青睐。SLM是三维打印家族中,在成形件的复杂程度方面,名列第一,可完成嵌套性、蜂窝性和三维曲线腔管     

圆管凸缘整体成形技术的研究

对圆管凸缘一步及多步整体成形工艺进行了研究,采用有限元数值模拟方法分析了圆管坯料尺寸、摩擦等因素对成形过程中金属流动的影响及缺陷产生的原因。给出了2种内径、3种壁厚情况下,成形凸缘宽度－极限摩擦因数关系曲线,提出了圆管镦锻凸缘成形极限图的概念。并依据数值模拟结果进行了圆管镦锻凸缘一步整体成形试验,试验结果显示所成形的圆管凸缘符合数值模拟预测的结果,说明所提出的成形极限概念对圆管凸缘整体成形技术有指导意义。     

焊接仿真技术应用研究

钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性能好等优良的特性,因此,它广泛应用于航空航天制造领域。对于成形好的钛合金的飞机壁板而言,由于其强度与刚度的要求,常利用激光焊接在成形好的钛合金飞机壁板上焊接加强筋结构。本文基于SYSWELD对某飞机的加强壁板结构进行激光焊接的数值模拟,对其焊接的过程进行仿真,得到焊接温度场分布、应力、应变分布以及壁板的变形等。     

高端成形机床成套装备安徽省技术创新中心挂牌

正【本刊讯】3月8日,高端成形机床成套装备安徽省技术创新中心在合肥合锻智能制造股份有限公司挂牌。合锻智能是集液压机、机械压力机、色选机等各类高精专产品研发、生产、销售和服务于一体的高端装备制造企业。高端成形机床成套装备安徽省技术创新中心依托合锻智能数控锻压机床装备国家地方联合工程研究中心建设,将围绕高端成形机床行业的关键共性技术和前沿引领技术集中优势力量创新,提升高档成形机床领     

激光不同的波形对金属直接成形精度的影响

针对激光金属直接成形工艺中的小特征尺寸制造问题,采用数值模拟和工艺实验相结合的方法,研究了激光波形对激光金属直接成形精度的影响。研究结果表明,与连续波相比,方波和正弦波加载时具有较快的加热和冷却速度,尤其是方波,能使熔池中心具有很大的温度梯度,在平均输出功率相同的条件下,方波和正弦波能够使熔池中心达到更高的温度。同样的激光熔覆,利用方波只需要较小的平均输出功率,不但减小了热量输入,同时也减小了激光加工过程中的热影响区域。薄壁零件成形优化过程中,利用方波加载能获得最小特征尺寸的薄壁,达到提高零件成形精度的目的。     

我国研发成功世界最大成形空间快速制造装备

目前世界上最大成形空间的快速制造装备最近在我国研发成功。应用这项技术，无需模具即可整体成形任意复杂结构的大型制件。据华中科技大学材料学院教授史玉升介绍，这套装备成形空间为1．2米×1．2米，是基于粉末床的激光快速制造装备。     

选区激光烧结过程传热分析的高效无网格法

增材制造是通过材料逐层堆积来实现构件无模成形的新型制造技术,近年来受到人们的广泛关注。基于无单元伽辽金法(无网格法)提出了一种可高效模拟以粉末床为主要技术特征的选区激光烧结增材制造过程的数值模拟技术。相应于材料逐层增加过程,逐层引入计算节点和背景积分单元。充分利用无单元法建立近似函数仅依赖于节点而非网格单元的优点,对远离当前加工层的区域自适应地进行"网格"粗化以减小计算规模。为进一步提高计算效率,引入稳定相容节点积分技术,大幅度减少了积分点数目。数值结果表明,所发展方法能够有效模拟选区激光烧结增材制造的热传导过程,再现温度场的演化历程。与使用通用有限元软件的模拟方法以及使用高斯积分的标准无网格法相比,该方法大幅度缩短了计算时间,显著提高了选区激光烧结过程传热分析的计算效率。     

钢管热挤压成形的数值模拟研究与应用

利用Abaqus对合金材料钢管热挤压成形过程进行数值模拟分析。成形过程由增厚、一挤、二挤、三挤共四个成形过程组成,使用多步顺序耦合分析方法,获得钢管坯料在工艺参数下热挤压的模具推力变化情况,为确定实际挤压生产过程中的挤压参数奠定了基础。将研究成果应用于一体式车轴的热缩口加工中,取得了良好的效果。     

90°弯管先堆焊后热成形技术

研究了2.25Cr-1Mo-0.25V钢90°弯管整体热成形制作技术。采用试验件模拟堆焊、热成形和调质处理过程,检验试验件的尺寸、母材及耐蚀层的性能,供加氢反应器设计和制造单位参考。     

轻合金成形领域科学技术发展研究

铝、镁、钛等轻金属材料,由于具有比强度与比刚度高等特性,在汽车、轨道交通和航空航天等制造领域显示出越来越广泛的应用前景。研究与发展轻合金材料先进成形技术,对实现轻量化零构件高质量、低成本、短周期制造,缓解由于交通运输带来的能源、环保压力以及节能减排具有重大的意义。轻合金成形技术与科学,已经成为我国国民经济、国防建设与科学技术发展的关键学科领域之一,而轻合金高性能精确成形制造是既有挑战性又充满机遇的研究与发展前沿领域。评述轻合金成形技术领域国内外研究现状、存在问题与发展趋势,分析并提出该领域的研究前沿,给出我国轻合金凝固成形、塑性成形、建模仿真与优化的重点发展方向的展望与建议。     

激光冲击驱动飞片成形性能

研究了激光冲击驱动飞片成形中相关工艺参数对成形性能的影响。采用适合高压高应变率的Johnson-Cook模型,基于ANSYS/LS-DYNA软件平台,数值模拟了激光冲击驱动飞片成形胀形件过程中激光能量、成形模具孔径以及模具圆角率与成形件成形高度的关系。分析表明,随着激光功率密度、成形模具孔径和模具圆角率的增加,胀形件成形高度均随之增加,胀形件的最大成形高度为310.6μm。对厚度为50μm的铜箔材进行了激光冲击驱动飞片成形实验,利用体视显微镜和形貌测量仪对获得的胀形件试样进行了二维和三维形貌测试,验证了数值模型的合理性。本文建立的数值模拟分析方法为激光冲击驱动飞片成形胀形件过程的预测和控制提供了手段。     

中国兵器工业集团公司“2008年轻合金加工工艺与装备技术研讨会”即将召开

随着钛合金、铝合金、镁合金等轻合金材料及其新型加工工艺在军工制造业中的广泛应用，武器装备轻量化、高度机动化和远程作战能力不断提高，为进一步促进轻合金加工工艺与装备技术水平的提升，研讨解决生产制造过程中的有关工艺难题，中国兵器工业集团公司科技部将于2008年9月组织召开“2008年轻合金加工工艺与装备技术研讨会”。