摘要:研究了激光功率、扫描速度和激光间距三个重要工艺参数对直接能量沉积 718 合金试件沉积层几何形状、微观结构和偏析特性的影响。研究发现,激光功率和激光间距显著影响沉积层的宽度和深度,而扫描速度影响沉积层高度。比能条件的增加(在 0.5 J/mm 2 和 1.0 J/mm 2 之间)增加了沉积层的总面积,产生了不同的晶粒形貌和析出行为,并对其进行了全面分析。沉积层包含三个不同的区域,即顶部、中部和底部区域,根据局部凝固条件变化而形成的不同微观结构特征进行分类。富铌共晶优先偏析在沉积物顶部区域(面积分数为 5.4–9.6%,A f ),该区域主要由等轴晶粒结构组成,而中部区域(面积分数为 1.5–5.7%,A f )和底部区域(面积分数为 2.6–4.5%,A f )则观察到柱状枝晶形态。高扫描速度更有效地降低沉积物顶部和中部区域的富铌相面积分数。观察到<100>晶体方向是柱状晶粒的首选生长方向,而等轴晶粒具有随机取向。
摘要。在金属材料的定向能量沉积 (DED) 工艺中,线激光增材制造 (WLAM) 的特点是使用激光束熔化金属线并产生焊珠。重叠焊珠的连续沉积产生体积以获得零件。因此,控制焊珠的几何形状对于增材制造工艺至关重要。一些研究工作已经研究了这些几何形状以及主要制造参数对其尺寸的影响,但很少有研究进料方向或线角度的影响。此外,所有关于线角度的研究都是在横向进料和恒定激光方向下进行的。本文重点研究了同轴线进料的沉积头方向对焊珠几何形状的影响,其中有 3 束激光。以相对于水平基板的不同方向进行实验,并使用光学仪器测量外部轮廓,以提取平均轮廓和特征尺寸。结果表明,头部绕其轴线旋转和横向倾斜会影响焊珠的高度、宽度和不对称性。
高沉积速率定向能量沉积工艺的主要挑战之一是材料沉积过程中产生的残余应力,这常常导致材料变形和性能不佳。适用于航空航天领域 DED 工艺的重要零件系列是薄壁部件,其特点是具有大基底表面积和肋状加强结构。在这里,基板可以设计为最终部件的一部分。基板集成到最终部件中可能会导致变形,这是由于加工过程中的残余应力释放造成的。因此,本文研究了各种基于粉末的激光金属沉积工艺参数和策略对增材制造的 Ti-6Al-4V 部件的残余应力状态以及加工过程中产生的应力释放的影响。分析是在加工过程中进行的,包括基板的在线应变测量。所采用的层去除方法允许基于分析和 FEM 模型确定加工区域特定的应力释放图。因此,计算了零件的初始残余应力状态,结果表明,尽管热处理解决了大部分残余应力,但在热处理零件中,根据处理过程中的零件夹紧情况,也发现了残余应力。此外,研究表明,靠近基材的层中存在显著的残余应力。
1 湖南科技大学机电学院,湖南省高效轻合金构件成形技术与抗损伤评价工程研究中心,湘潭 411201 2 中南大学,国家级高强度结构材料技术重点实验室,长沙 410083 3 杭州电子科技大学材料与环境工程学院,先进磁性材料研究所,杭州 310018 4 长春工业大学材料科学与工程学院,先进结构材料教育部重点实验室,长春 130012 * 通讯作者:liuyang7740038@163.com (YL); federer.song@163.com (YS); songxiaolei@ccut.edu.cn (XS)
激光增材制造正在改变多个工业领域,尤其是定向能量沉积工艺。广泛采用这种新兴技术的一个关键挑战是形成不良的微观结构特征,例如孔隙、裂纹和大的外延晶粒。由于工艺的瞬态性质和涉及的参数数量,建立工艺参数与材料特性之间关系的试错法存在问题。在这项工作中,使用定向能量沉积增材制造 IN718 的工艺参数、熔池几何形状和构建质量测量之间的关系,使用神经网络作为广义回归量以统计稳健的方式进行量化。数据是使用原位同步加速器 x 射线成像获取的,为我们的分析提供了独特而准确的测量值。对重复测量变化的分析显示了异方差误差特性,这些特性可以使用原则性的非线性数据转换方法来解释。分析结果表明,表面粗糙度与熔池几何形状相关,而轨道高度与工艺参数直接相关,表明有潜力直接控制效率和层厚度,同时独立地最小化表面粗糙度。
内容总小时数 1 非常规加工工艺:基于机械能的工艺磨料喷射加工(AJM)、水射流加工(WJM)、磨料水射流加工(AWJM)、超声波加工(USM)。工作原理 – 所用设备 – 工艺参数 – MRR- 应用。基于电能的工艺电火花加工 (EDM) – 工作原理- 所用设备- 工艺参数 - 表面光洁度和 MRR - 电极/工具 – 电源和控制电路 - 工具磨损 – 电介质 – 冲洗 – 线切割 EDM – 应用。基于化学和电化学能量的工艺化学加工和电化学加工 (CHM 和 ECM) - 蚀刻剂 – 掩蔽剂 - 涂抹掩蔽剂的技术 - 工艺参数 – 表面光洁度和 MRR - 应用。ECM 原理 - 设备- 表面粗糙度和 MRR 电路 - 工艺参数- ECG 和 ECH - 应用。基于热能的工艺激光束加工和钻孔 (LBM)、等离子弧加工 (PAM) 和电子束加工 (EBM)。原理 – 设备 – 类型 - 光束控制技术 – 应用。
摘要:同轴激光金属沉积(LMD-w)是对已在生产中建立的增材制造工艺的宝贵补充,因为它允许一个与方向无关的工艺,具有高沉积速率和高沉积精度。然而,在工艺开发过程中,缺乏关于调整工艺参数以构建无缺陷部件的知识。因此,在这项工作中,使用铝线 AlMg4,5MnZr 和不锈钢线 AISI 316L 进行了同轴 LMD-w 工艺开发。首先,确定了导致无缺陷工艺的参数组合的边界。工艺参数单位长度能量和速度比之间的比例对于无缺陷工艺至关重要。然后,使用回归分析分析了工艺参数对两种材料的单个珠子高度和宽度的影响。结果表明,线性模型适合描述工艺参数与珠子尺寸之间的相关性。最后,提出了一个与材料无关的公式来计算增材工艺所需的每层高度增量。对于未来的研究,这项工作的结果将有助于使用不同材料的工艺开发。
在当今的全球制造市场中,生产率和质量起着至关重要的作用。选择制造方法应以低成本生产产品并提高生产率。最常见的是,工业使用焊接工艺在材料之间形成永久接头。本文主要关注 MIG 和 TIG 焊接工艺。保护气体类型、焊接电流、气体流速和焊接电压等工艺参数对焊件的机械性能起着重要作用。本研究主要关注影响焊件材料机械性能的焊接工艺参数。