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通过同轴热成像对定向能量沉积的融化池监测和过程优化
在基于激光的金属粉末的定向能量沉积中，使用优化参数可以使用无缺陷的材料，而与这些优化的参数不同，通常会导致高孔隙率，高稀释度，高稀释度或不同的轨道几何形状。构建复杂的地理网格时的主要挑战之一是沉积的几何和热条件正在不断变化，这需要在生产过程中调整过程参数。为了促进此过程，可以使用诸如热摄像机之类的传感器从过程中提取数据并调整参数以保持过程稳定，尽管外部干扰。在这项研究中，研究了从同轴热摄像机中提取的不同信号并进行了比较以优化过程。为了研究这种可能性，以恒定激光功率沉积了五个重叠的轨道，以提取平均像素值以及熔体池面积，长度，宽度和方向。每个轨道沉积的行为是根据激光功率建模的，这些模型用于计算和测试基于不同信号的激光功率降低策略。结果表明，熔体池面积是用于有效过程控制的最相关的信号，导致稳定过程，仅轨道到轨道的信号变化的±1.6％。
通过高分辨率同轴多光谱成像在激光粉末床融合
本研究提出了一种对激光粉末融合的原位监测方法。使用标准的激光光学元件，在瞄准前扫描配置中获得了粉末床的同轴高分辨率多光谱图像。可以生成整个114×114 mm粉末床的连续概述图像，检测到直径低至20 µm的物体，最大偏移量为22-49 µm。通过从405 nm到850 nm的6个不同波长捕获图像来获得多光谱信息。与已建立方法的吸光度光谱相比，这允许在线确定粉末床的吸光度，最大偏差为2.5％。对于此方法的资格，已经在粉末表面和20种不同粉末的测试上进行射线追踪模拟。这些包括不同的颗粒大小，年龄和氧化粉末。
同轴喷嘴磨损对直接能量沉积构建部件集流效率的影响
使用金属粉末原料的基于激光的直接能量沉积 (DED) 系统被认为是一种有前途的制造方法，因为它们能够缩短生产周期并制造复杂的零件几何形状。通过在同轴注入材料并使其凝固的同时用高功率激光束产生熔池来构建组件。大规模使用 DED 的障碍在于粉末收集效率差，在这种情况下，一部分注入的粉末会逸出熔池，导致打印材料质量与供应原料质量之比下降。已经观察到混合制造机床内 DED 系统上同轴喷嘴的磨损状态会随着时间的推移降低收集效率。本研究通过将流动可视化技术应用于现场过程监控格式、实施计算流体动力学 (CFD) 模拟和沉积测试来调查这种影响。识别和分类由于磨损而导致的喷嘴几何缺陷，并通过多种计算方法证明喷嘴尖端磨损（导致轴向尖端减少）对粉末收集效率的影响。发现集料效率与粉末流直径之间存在线性相关性，导致喷嘴尖端逐渐减小至 -1 毫米时效率损失 15-20%。这些结果为进一步研究粉末进料 DED 系统的磨损效应和零缺陷制造解决方案奠定了基础。
喷嘴条件对同轴粉的粉末集水效率的影响
爆炸的粉末定向能量沉积经过精心设计，用于精细分辨率添加剂制造处理。同轴粉末沉积头使用由外喷嘴指向的屏蔽气体的外层，以防止在粉末熔化过程中发生氧化。粉末爆炸的原料集水效率可能低至50-80％，而电线沉积系统的效率更接近98％。本研究评估了定向能量沉积喷嘴条件对集水效率的影响。通过粉末流的收敛性，已经发现总体外部屏蔽气喷嘴长度的变化可将材料使用效率提高10％。该实验的结果表明，对于同轴粉末沉积头设计，如果可以安全地降低僵持距离，则随着外部屏蔽气喷嘴的长度增加或隔离距离降低，可以提高粉末流域效率。
采用同轴送丝的激光金属沉积技术，实现固体金属部件的自动化和可靠制造
achristian.bernauer@iwb.tum.de、bthomas.merk@tum.de、cavelino.zapata@iwb.tum.de、dmichael.zaeh@iwb.tum.de achristian.bernauer@iwb.tum.de、bthomas.merk@tum.de、cavelino.zapata@iwb.tum.de、 dmichael.zaeh@iwb.tum.de achristian.bernauer@iwb.tum.de、bthomas.merk@tum.de、cavelino.zapata@iwb.tum.de、dmichael.zaeh@iwb.tum.de achristian.bernauer@iwb.tum.de、bthomas.merk@tum.de、 Cavelino.zapata@iwb.tum.de, dmichael.zaeh@iwb.tum.de achristian.bernauer@iwb.tum.de、bthomas.merk@tum.de、cavelino.zapata@iwb.tum.de、dmichael.zaeh@iwb.tum.de achristian.bernauer@iwb.tum.de、bthomas.merk@tum.de、 Cavelino.zapata@iwb.tum.de、dmichael.zaeh@iwb.tum.de achristian.bernauer@iwb.tum.de、bthomas.merk@tum.de、cavelino.zapata@iwb.tum.de、dmichael.zaeh@iwb.tum.de achristian.bernauer@iwb.tum.de、 bthomas.merk@tum.de, Cavelino.zapata@iwb.tum.de、dmichael.zaeh@iwb.tum.de achristian.bernauer@iwb.tum.de、bthomas.merk@tum.de、cavelino.zapata@iwb.tum.de、dmichael.zaeh@iwb.tum.de
圆柱形件数控车削加工同轴度误差分析及优化
摘要 在工业应用中，具有精确几何公差的高精度旋转轴通常以微米级的间隙安装在齿轮和壳体之间。在大多数此类应用中，动态循环载荷是不可避免的，这会对关键部件的疲劳寿命产生不利影响。在加工过程中确保严格的尺寸公差和同轴度是非常必要的，因为它会影响许多应用中的旋转特性。因此，同轴度误差的控制在旋转轴和高精度机床中起着至关重要的作用。然而，使用高精度加工会大大增加制造成本。因此，一种能够潜在地降低同轴度误差的经济高效的加工工艺具有很高的工业重要性。本研究试图通过优化参数（切削速度、进给速度、切削深度和切削刀尖半径）来实现圆柱形加工零件的最小同轴度误差。计划进行以下实验：中心复合设计矩阵和统计分析应用响应面法确定了机器参数对高强度 Al 7075 合金同轴度误差的影响。进给速度和切削深度因素对同轴度误差有显著影响。所有加工参数对同轴度误差均表现出非线性影响，这定义了强相互作用因素的影响。通过确定一组加工参数，即应用 Big-Bang 和 Big Crunch 和 Rao（Rao-1、Rao-2 和 Rao-3）算法，利用推导出的经验方程来最小化同轴度误差。Rao 算法在计算工作量和求解精度方面均优于 Big-Bang 和 Big Crunch 算法。通过实验验证了 Rao 算法的结果，同轴度误差降低了 1.013 µm，与 CCD 实验相比提高了 72.6%。
圆柱形件数控车削加工同轴度误差分析及优化
摘要 在工业应用中，具有精确几何公差的高精度旋转轴通常以微米级的间隙安装在齿轮和壳体之间。在大多数此类应用中，动态循环载荷是不可避免的，这会对关键部件的疲劳寿命产生不利影响。在加工过程中确保严格的尺寸公差和同轴度是非常必要的，因为它会影响许多应用中的旋转特性。因此，同轴度误差的控制在旋转轴和高精度机床中起着至关重要的作用。然而，使用高精度加工会大大增加制造成本。因此，一种能够潜在地降低同轴度误差的经济高效的加工工艺具有很高的工业重要性。本研究试图通过优化参数（切削速度、进给速度、切削深度和切削刀尖半径）来实现圆柱形加工零件的最小同轴度误差。计划进行以下实验：中心复合设计矩阵和统计分析应用响应面法确定了机器参数对高强度 Al 7075 合金同轴度误差的影响。进给速度和切削深度因素对同轴度误差有显著影响。所有加工参数对同轴度误差均表现出非线性影响，这定义了强相互作用因素的影响。通过确定一组加工参数，即应用 Big-Bang 和 Big Crunch 和 Rao（Rao-1、Rao-2 和 Rao-3）算法，利用推导出的经验方程来最小化同轴度误差。Rao 算法在计算工作量和求解精度方面均优于 Big-Bang 和 Big Crunch 算法。通过实验验证了 Rao 算法的结果，同轴度误差降低了 1.013 µm，与 CCD 实验相比提高了 72.6%。
圆柱形件数控车削加工同轴度误差分析及优化
摘要 在工业应用中，具有精确几何公差的高精度旋转轴通常以微米级的间隙安装在齿轮和壳体之间。在大多数此类应用中，动态循环载荷是不可避免的，这会对关键部件的疲劳寿命产生不利影响。在加工过程中确保严格的尺寸公差和同轴度是非常必要的，因为它会影响许多应用中的旋转特性。因此，同轴度误差的控制在旋转轴和高精度机床中起着至关重要的作用。然而，使用高精度加工会大大增加制造成本。因此，一种能够潜在地降低同轴度误差的经济高效的加工工艺具有很高的工业重要性。本研究试图通过优化参数（切削速度、进给速度、切削深度和切削刀尖半径）来实现圆柱形加工零件的最小同轴度误差。计划进行以下实验：中心复合设计矩阵和统计分析应用响应面法确定了机器参数对高强度 Al 7075 合金同轴度误差的影响。进给速度和切削深度因素对同轴度误差有显著影响。所有加工参数对同轴度误差均表现出非线性影响，这定义了强相互作用因素的影响。通过确定一组加工参数，即应用 Big-Bang 和 Big Crunch 和 Rao（Rao-1、Rao-2 和 Rao-3）算法，利用推导出的经验方程来最小化同轴度误差。Rao 算法在计算工作量和求解精度方面均优于 Big-Bang 和 Big Crunch 算法。通过实验验证了 Rao 算法的结果，同轴度误差降低了 1.013 µm，与 CCD 实验相比提高了 72.6%。
圆柱形件数控车削加工同轴度误差分析及优化
摘要 在工业应用中，具有精确几何公差的高精度旋转轴通常以微米级的间隙安装在齿轮和壳体之间。在大多数此类应用中，动态循环载荷是不可避免的，这会对关键部件的疲劳寿命产生不利影响。在加工过程中确保严格的尺寸公差和同轴度是非常必要的，因为它会影响许多应用中的旋转特性。因此，同轴度误差的控制在旋转轴和高精度机床中起着至关重要的作用。然而，使用高精度加工会大大增加制造成本。因此，一种能够潜在地降低同轴度误差的经济高效的加工工艺具有很高的工业重要性。本研究试图通过优化参数（切削速度、进给速度、切削深度和切削刀尖半径）来实现圆柱形加工零件的最小同轴度误差。计划进行以下实验：中心复合设计矩阵和统计分析应用响应面法确定了机器参数对高强度 Al 7075 合金同轴度误差的影响。进给速度和切削深度因素对同轴度误差有显著影响。所有加工参数对同轴度误差均表现出非线性影响，这定义了强相互作用因素的影响。通过确定一组加工参数，即应用 Big-Bang 和 Big Crunch 和 Rao（Rao-1、Rao-2 和 Rao-3）算法，利用推导出的经验方程来最小化同轴度误差。Rao 算法在计算工作量和求解精度方面均优于 Big-Bang 和 Big Crunch 算法。通过实验验证了 Rao 算法的结果，同轴度误差降低了 1.013 µm，与 CCD 实验相比提高了 72.6%。
数控车削圆柱形零件同轴度误差分析及优化
摘要 在工业应用中，具有精确几何公差的高精度旋转轴通常在齿轮和壳体之间以微米级间隙安装。在大多数这些应用中，动态循环载荷是不可避免的，这会对关键部件的疲劳寿命产生不利影响。在加工过程中确保严格的尺寸公差和同轴度是非常可取的，因为它会影响许多应用中的旋转特性。因此，同轴度误差的控制在旋转轴和高精度机床中起着至关重要的作用。然而，使用高精度加工会大大增加制造成本。因此，一种能够潜在地减少同轴度误差的经济高效的加工工艺具有很高的工业重要性。本研究通过优化参数（切削速度、进给率、切削深度和切削刀具刀尖半径）尝试实现圆柱形加工零件的最小同轴度误差。计划进行实验，即中心复合设计矩阵和统计分析通过应用响应面法确定机器参数对高强度 Al 7075 合金同轴度误差的影响。进给率和切削深度因素对同轴度误差有显著影响。所有加工参数对同轴度误差均表现出非线性影响，这定义了强相互作用因素的影响。通过确定一组加工参数，即应用 Big-Bang 和 Big Crunch 以及 Rao（Rao-1、Rao-2 和 Rao-3）算法，使用推导出的经验方程来最小化同轴度误差。Rao 算法在计算量和解决方案精度方面均优于 Big-Bang 和 Big Crunch 算法。Rao 算法的结果经过实验验证，同轴度误差降低至 1.013 µm，与 CCD 实验相比提高了 72.6%。