电弧增材制造过程形性调控方法及在线质量监测技术研究进展

电弧增材制造(WAAM)技术具有效率高、能量利用率高、经济成本相对较低且适用于大型零部件的制造等优势，已被广泛应用于航天航空、汽车工业等领域。文中从电弧增材制造的全过程出发，以提高电弧增材制造构件精度和组织性能为目标，综述了国内外形性调控材质的研究进展，深入分析和讨论了增材制造各个阶段，包括工艺参数、路径规划、特殊能场辅助、增材复合制造，基于此过程提出对在线质量监测方面的探讨。最后，针对电弧增材制造技术面临工艺方案缺乏普适性、路径规划软件适用性不强、在线监测技术不成熟、构件质检无统一标准等主要挑战，进一步对电弧增材制造未来发展方向进行阐述，即建立工艺数据库、开展多源信息传感融合研究、研发高效模型切片和路径规划一体化软件等。     

镁合金电弧增材制造技术的研究进展

镁合金作为最有发展前景的轻质结构材料之一，具有良好的铸造性、可加工性、生物相容性和优异的力学性能，已广泛用于汽车制造、航空航天以及生物医学等多个领域。随着轻量化发展，开发镁合金整体构件已成为其应用趋势。但是，整体构件通常具有规模大、结构复杂的特点，相较于传统制造工艺，电弧增材制造具有沉积速率高、成本低、材料利用率高等特点，为制备大型镁合金构件提供可能性。因此，镁合金电弧增材制造得到了不同程度的研究，本文主要从3个方面对镁合金电弧增材制造的研究进展进行综述。首先，介绍了电弧增材制造技术不同工艺方法；其次，介绍了镁合金电弧增材制造的研究现状包括成型质量和组织性能；最后，总结了镁合金电弧增材制造可能面临的挑战，为镁合金电弧增材制造技术的进一步研究与应用提供参考。     

增材制造技术制备梯度材料研究现状

梯度材料是一种新型复合材料,其组成成分、微观组织和性能在空间上呈梯度变化.增材制造所具有的离散-堆积工艺为梯度材料的制备提供了新的路径,与传统的梯度材料制备工艺相比,增材制造方法可以实现一个或多个方向上梯度材料的制备,同时具有制备复杂结构件的能力.梯度材料增材制造工艺主要包括激光增材制造、电子束增材制造和电弧增材制造,其中激光增材制造是目前研究最多且应用最广的工艺.路径规划对梯度材料成分梯度、质量和成形精度有重要的影响,已成为梯度材料增材制造研究的一个重要方向.综述了梯度材料增材制造方法、梯度微观组织,以及制造过程中路径规划的国内外研究现状,可以为梯度材料增材制造研究提供参考.     

磨损失效零件激光增材再制造性神经网络量化评价方法EI北大核心CSCD

针对现有激光增材再制造性评价方法主观性强、效率低等不足,提出一种失效数据驱动的磨损失效退役零件增材再制造性神经网络量化评价方法。根据磨损失效退役零件的激光增材再制造修复难易程度与失效模式相关的特点,以修复路径规划可行性、运动轨迹规划可行性、激光熔覆材料选择、再制造时长、再制造经济性为评价指标,构建磨损失效退役零件激光增材再制造性层次评价模型;通过退役零件失效区域的修复路径规划、修复设备运动轨迹模拟和碰撞检测进行修复路径可行性和运动轨迹可行性指标量化,并定义再制造时长、经济性指标的量化公式。以多个同类零件为对象,通过上述量化评价方法构建样本空间,基于神经网络训练获得再制造性神经网络量化评价模型,实现同类零件的快速激光增材再制造性评估。最后,以碎煤机端盘为例对所提方法进行验证,结果表明了该方法的可行性与有效性。根据失效数据与退役零件再制造性之间的映射关系,可实现磨损失效零件增材再制造性的快速量化评价,为其工程应用提供技术支撑。     

等离子弧增材制造设备与其工艺研究

电弧增材制造克服了以激光、电子束做热源的增材制造设备造价和运行成本高的问题,成为金属增材制造技术的研究热点和重要发展方向。根据等离子弧的特点,设计了以等离子弧为热源的增材制造设备,并利用其研究了等离子弧增材制造工艺,包括送丝角度、成型速度、焊接电流等对零件成型的影响。     

增材制造技术的研究现状及其发展趋势

介绍了增材制造技术的成型原理和特点,并阐述了其国内外发展现状和发展趋势。指出了我国对增材制造技术的研究集中在提高成型精度和成型效率、拓展增材制造的应用领域。对主流成型工艺进行了深入剖析和对比分析,对了解增材制造技术及其发展现状具有一定的指导意义。     

铝合金电弧熔丝增材制造的冶金缺陷研究现状与展望

电弧熔丝增材制造(WAAM)已成为装备制造领域的重要发展方向之一，通过电弧加热熔化金属丝材，可在预设路径上逐层叠加堆积完成三维实体金属构件的增材制造成形，具有效率高且成本低的优点，尤其适合大尺寸铝合金构件的一体化增材制造成形。但由于铝合金固有的冶金行为特征，电弧熔丝增材制造中易出现冶金缺陷，如气孔、裂纹等问题，较大程度限制了产品力学性能的进一步提升，也严重制约了铝合金电弧熔丝增材制造技术的高效高质量发展。本文主要综述了电弧熔丝增材制造铝合金的气孔、裂纹等冶金缺陷问题，总结了缺陷形成机理、影响因素和抑制措施等方面的研究进展，并对铝合金电弧熔丝增材制造技术的未来发展方向进行了展望。     

基于增材制造特性的航空发动机叶片快速成型工艺技术研究

提出一种基于增材制造特性的航空发动机叶片快速成型工艺方法。从增材制造的材料成型特性入手,通过对喷射丝材成型机理的研究,从三维模型的预处理、成型零件的快速成型和后处理等3个阶段分析了成型工艺参数对成型质量与成型效率的作用关系,并建立了各阶段的优化方案。结果表明,该方法只需传统减材制造的1/5周期即可加工出精度达IT8,表面粗糙度在3μm以下的制品,对实现复杂异型结构产品的快速制造奠定了基础。     

基于PTA增材制造的模型分层及运动控制

目前金属增材制造设备大都建立在大型数控机床系统的基础上,用户很难根据不同需求和功能进行合理的修改和二次开发。根据数控加工技术的基本原理,开发了一套以智能运动控制卡为运动控制核心、以等离子弧为热源的一体化增材制造设备,通过三维建模、切片处理、路径编译、焊枪运动、步进送丝等步骤具体实现。制造过程可通过上位机实时控制,提高了加工柔性。整套设备实现了由三维模型到实体零件的自动化成型。经测试,设备性能良好、制造过程稳定、加工周期短,加工的零件性能良好。     

增材制造成型机械超材料的研究进展及展望

增材制造技术解除了传统制造方法对零件结构的限制,使越来越多复杂结构的“自由制造”成为可能。超材料的出现打破了自然界传统结构在性能上的限制,实现了许多自然结构无法实现的功能。随着增材制造技术的日益成熟,对于高性能、轻量化构件的需求愈来愈强烈,而超材料在具有自然结构所不具备的超常物理性质前提下,进一步实现了超强超轻的机械目标。增材制造的技术特点消除了超材料的制造约束,提高了超材料的潜力,为结构复杂的机械超材料的成型提供了一种有效的方法。零泊松比结构是一种特殊的机械超材料,它优异的性能引起人们的广泛关注。总结了目前国内外增材制造技术成型机械超材料的相关研究进展和激光选区熔化成型具有零泊松比特性的板壳晶格结构的设计难点,并对其发展进行了展望。     

产品修改方案评价方法研究及应用

针对产品修改方案的多样性,提出一种基于熵权和层次分析法的指标权重确定方法,用熵权确定指标的客观权重,用层次分析法计算指标的主观权重,从而使评价指标权重度的确定更加可靠、合理。应用多属性关联函数对评价指标进行分类量化,根据关联函数的关联度评价修改方案的优劣。通过在某企业缝制设备新产品修改方案中的应用,验证了所提方法的有效性。     

基于AHP-PCA的滚抛磨块评价指标集构建

滚抛磨块是影响滚磨光整加工效果和加工效率的关键因素之一,科学的评价指标集是对其进行合理评价的重要前提。因此,提出基于层次分析法(AHP)与主成分分析法(PCA)构建滚抛磨块评价指标集。首先通过分析评价指标选取原则,结合滚磨光整加工实际案例与滚抛磨块制备工艺,得到初始的评价指标集;然后以实际加工经验和加工数据为基础,将层次分析法与主成分分析法相结合,对该集合中的评价指标进行筛选,构建最终的评价指标集;最后分别依据初始及最终的评价指标集对滚抛磨块进行评价,并对比评价结果。结果表明:评价指标筛选合理,可根据最终建立的评价指标集对滚抛磨块进行合理的评价,从而减少评价指标数据采集的工作量,提高滚抛磨块评价的效率。      

双相钢冲压成形应变路径影响规律研究

设计特征盒形件,使其包含双拉、拉-压、平面应变以及双线性应变路径,反映了覆盖件成形中常见的应变路径状态。通过正交试验方法,分析了工艺参数（压边力、摩擦系数、板厚）对其成形过程中特征区域应变路径影响的显著性,并得出了显著因素对应变路径的影响趋势。初步取得了控制DP600高强钢成形过程中特征区域应变路径的方法,为控制DP高强钢成形质量提供了有力的指导。     

板料单点渐进成形数值模拟研究

板料单点渐进成形过程变形复杂、影响因素多,工艺参数选择是提高成形质量和成形效率的关键。对单点渐进成形过程进行数值模拟,分析了成形件的应力分布和厚度变化以及成形路径、进给量等工艺参数对成形过程的影响。结果表明:成形件最大应力和最大厚度减薄发生在底面附近;采用螺旋进给方式可有效提高成形质量和成形效率。实验结果显示,实验结果与数值模拟结果基本吻合。     

激光正余弦扫描过程中板材的变形行为

板材激光热应力成形是一种利用激光成形工件的柔性成形技术.对于不同的激光扫描轨迹,板材所产生的变形行为是不同的.研究激光成形过程中板材变形与扫描轨迹之间的关系对该技术的应用尤为重要.直线、正弦线和余弦线是三种典型的扫描轨迹规划.本文以板材激光单次扫描成形过程为研究对象,对激光三种扫描轨迹下板材的变形行为进行了有限元模拟,并对模拟结果进行了分析.     

机械设计专家系统中机构类型方案的评价与决策方法

评价与决策是机械设计专家系统的重要组成部分,评价准则和决策模型是评价与决策过程中的两个核心问题.本文提出以层次分析法为核心,并在对该方法进行改进的基础上来解决机械设计中机构类型方案选择的问题.最后以某自动武器方案设计中机构类型的选择为例说明了方法的应用.     

基于FAHP-GRA的绿色制造机床切削液选择

在制造行业机械加工过程中,切削液的选择使用是带来环境污染程度的重要因素,为了解决切削液在选择使用时带来的环境污染问题,考虑到绿色制造的理念,运用模糊层次分析法(fuzzy analytic hierarchy process,FAHP)和灰色关联分析法(GRA)相结合建立数学模型并求出最优解,针对切削液的性能,成本价格,加工质量,环境影响,回收利用等方面进行研究,结果获得一种面向绿色制造的机床切削液的最佳方案选择,并且提出一种科学合理的选择评价方法,最后用一个实例来证明该方法的可靠性。     

基于模糊层次分析的动态联盟设备选择方法研究

作为敏捷制造的企业组织形式，动态联盟使企业具有快速适应市场需求不断变化的能力。企业组建动态联盟，首先就面临着设备选择问题。由于设备选择过程的复杂性，可以应用模糊化的方法解决问题。文章提出了一种基于模糊层次分析法和模糊决策的设备选择方法，选择适合的设备，组成能够完成任务、成本最优的设备组合。     

基于层次分析法的储罐外涂层老化评价研究

目的 结合涂层老化评价标准,利用层次分析法,量化评价储罐外涂层的老化状态。方法 通过研究涂层老化评级方法的标准,并引入层次分析法,计算得到单项老化性能指标占综合指标的权重,进一步构建涂层老化的数学模型以量化评价涂层状态。结果 利用层次分析法计算得到生锈、剥落、开裂、气泡和粉化5项指标所占权重分别为0.508、0.292、0.107、0.061和0.032,其中生锈所占权重最高。对南宁某油库外涂层防腐老化性能进行检测评价,检测结果显示,罐壁8层罐圈板仅有3层涂层老化状态得分处于45~50分之间,其余5层罐圈板以及罐顶、附件涂层老化状态均小于44分,综合老化情况及经济效益,建议对该罐外涂层整体进行重涂。结论 目前的涂层老化评价标准仅对涂层老化的评价方法以及评级进行了规定,但存在量化不足、未给出维修建议等缺点,引入层次分析法,可量化外涂层的老化状态,并可以根据量化评价结果给出维修建议。