近α钛合金粉末选择性激光熔化成形研究

利用光学显微镜、扫描电镜等手段分析了选择性激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）钛合金成形单道、单层及块体成形规律。采用不同激光功率与扫描速度的组合进行成形,研究了激光功率、扫描速度对单道熔池形貌及宽度的影响规律;通过单层试验,研究了扫描间距与熔池形貌的关系;通过块体试验,研究了致密度与线能量密度的关系,确定了最优工艺窗口。     

选择性激光烧结制件冷等静压工艺及模拟

为了提高选择性激光烧结制件的相对密度,使用冷等静压进行致密化。在Drucker-Prager-cap模型的基础上对选择性激光烧结制件的冷等静压过程进行数值模拟,并对模拟结果进行了理论分析和实验验证。结果表明,通过冷等静压工艺可使选择性激光烧结制件的相对密度明显提高,制件收缩比较均匀,典型尺寸的实验结果与目标尺寸的误差在0.41mm以内,模拟结果与实验比较符合。对选择性激光烧结制件进行冷等静压处理,拓展了粉末激光快速成形技术的应用领域,为其应用于工程实际奠定了技术和实验基础。     

基于脑模型联接控制器的SLS工艺参数优化方法研究

目前 ,在SLS成形的过程中 ,成形工艺参数的制定没有一个系统的理论体系和科学方法 ,基本上是凭人的经验来确定的 ,当成形设备、烧结材料和成形件的几何形状发生变化时 ,成形工艺参数又得重新通过大量的试验确定。因此 ,工作量大 ,烧结材料浪费严重 ,导致效率降低和成本增高。本文针对这种现状 ,提出了通过脑模型联接控制器即CMAC神经网络对SLS工艺参数进行优化 ,并在此基础上开发了SLS工艺参数优化系统 ,通过它在线自动给出优化参数 ,这样就大大降低了对操作人员的技术要求并减少了因重复试验而带来的浪费。     

基于专家系统的钻机实时故障诊断与控制方法

由于地层的复杂性和隐蔽性，很难用精确的数学模型描述钻机的工作过程。目前对钻机故障只能凭人的经验进行识别和处理，不能在线实时准确地识别和预防。专家系统不需要精确的数学模型，很适合钻机工作过程中信息不足、不精确等特点。笔者在分析钻机工作过程中常见故障特征信号的基础上，利用产生式规则建造了在线实时故障诊断与控制的专家系统，并给出了专家系统的推理机制及软硬件设计思想。应用结果表明，把专家系统应用于钻机的在线实时故障诊断与控制是完全可行的，且效果良好。     

薄材叠层、粉末烧结快速成形技术的应用

基于快速成形的快速模具制造技术提供了一种方便快捷、成本低廉、新的制模方法。薄材叠层、粉末烧结快速成形技术与传统铸造工艺相结合,在小批量生产塑料件、用LOM原型件代替铸造用木模、SLS蜡件用做精密铸造熔模等方面取得了广泛的应用,可极大提高传统行业的市场竞争力。     

热等静压包套变形与粉末致密化的研究

根据粉末塑性变形理论,采用MSC.M arc软件完成了316不锈钢粉末热等净压成形过程的有限元模拟.重点分析了热等静压成形过程中致密包套沿径向和轴向的形变过程及其内部松装粉末的致密化规律.为了验证模拟结果,完成了测试样件的实物实验.为了更精确的结果比较,在样件的不同位置上选取了测试点.对比分析模拟和试验对应点的研究结果表明,径向位移的模拟结果偏小,相关点误差达到-5.33%、-13.64%;而轴向位移的模拟结果偏大,相关点的误差达到了7.43%、3.14%和4.57%;两者变形体积的相互抵消致使致密度模拟误差约为4.23%~6.45%。研究结果还表明,对于简单的柱状形包套采用有限元模拟的方法,可以形象、准确描述包套的形变以及粉末的致密化过程,此方法可以为复杂结构包套的研究提供参考,从而实现热等静压过程的精确控形.     

盘式刹车自动送钻技术

９９６年石油大学（北京）研制的ＰＺＳ—１型盘式刹车自动送钻装置,是恒钻压自动送钻装置,采用ＰＩＤ调节器控制,控制性能良好,但无法直接设置钻压,无法实现手动与自动操作间的无扰切换,可操作性、可靠性和安全性较差。据此,又研制了盘式刹车微机控制自动送钻装置,其特点是用微机代替了ＰＩＤ调节器,并增设了速度负反馈回路,钻压调节、安全监控、无扰切换由微机控制,解决了现场确定ＰＩＤ系数难的问题,自动送钻过程平稳,可防止溜钻和井斜。提出了盘式刹车钻压优化自动送钻的观点,其原理与恒钻压送钻装置基本相同,不同之处是预期钻压参考值随一定的条件变化。恒钻压自动送钻是钻压优化自动送钻的特例     

氧化锆零件激光选区烧结/冷等静压复合成形技术

氧化锆陶瓷材料以其优异的性能在工业生产中具有极大的应用前景,但由于脆性大、硬度高等原因,复杂形状氧化锆零件往往难以成形和加工。为了获得复杂形状氧化锆陶瓷零件,通过溶剂沉淀法将粘接剂尼龙12覆膜至纳米氧化锆粉末的表面,然后对覆膜后的粉体进行激光选区烧结(Selective laser sintering, SLS)成形,并通过传统的冷等静压(Cold isostatic pressing, CIP)技术对SLS零件进行致密化处理,同时满足氧化锆初坯成形时形状复杂度和密度的要求。通过试验得出在激光能量密度为0.415 J/mm2时,获得的SLS陶瓷件密度较大,对不同激光能量密度制备的SLS陶瓷件进行保压压力为200 MPa的冷等静压致密化处理,根据热脱脂机理以及粘接剂的TG曲线,分别制定了SLS/CIP试样的热脱脂工艺,最后对脱脂试样进行高温烧结,在后续处理的各环节,氧化锆零件的密度仍受SLS成形的影响,但该影响逐渐减弱,SLS/CIP/FS成形件最大相对密度和维氏硬度分别达到了97%和1180 HV1,已接近“模压-烧结”的致密氧化锆陶瓷的性能,在试样断口的扫描电子显微镜(SEM)分析基础上,对氧化锆复合成形的微观演变进行了研究。虽然最终烧结件密度和硬度仍有待提高,但是提出了一种极具潜力的氧化锆零件近净成形工艺方法,为制造高性能复杂形状的陶瓷零件奠定了基础。     

选择性激光熔化成形TC4钛合金开裂行为及其机理研究

裂纹是选择性激光熔化(Selective laser melting, SLM)成形Ti6-Al-4V(TC4)钛合金过程中最常见、破坏性最大的一种缺陷。采用逐行交替的扫描策略制备TC4钛合金试样,利用扫描电子显微镜及X射线能谱分析等检测方法,研究SLM成形TC4钛合金过程中裂纹的开裂行为及其形成机理。结果表明,SLM成形TC4钛合金所产生的裂纹为冷裂纹,具有典型的穿晶开裂特征。采用逐行交替扫描策略成形的TC4钛合金,其组织为网篮状马氏体组织。SLM成形过程中高温度梯度导致制件内部存在较高的残余应力,抗裂强度较差的马氏体组织在残余应力的作用下而产生裂纹,粗大的裂纹最终分解为较小的裂纹而终止扩展。进一步分析认为,通过调整成形工艺参数,可以改变制件组织,同时削弱残余应力,从而达到减弱或消除裂纹的目的。