在 WAAM 等 DED 工艺中,计算机辅助制造 (CAM) 系统用于使用计算机辅助设计 (CAD) 数据生成沉积路径。用于加工工艺的通用 CAM 系统输出加工后的三维 (3D) 形状。用于 AM 工艺的商用 CAM 系统也可以在构建过程之后绘制 3D 形状;但是,用户必须手动输入焊珠几何形状,并且估计精度不够高,因为焊珠几何形状取决于各种因素,例如工艺参数、目标形状和位置。在给定上下文中,目标形状是指目标形状是否悬垂的情况(Abe 和 Sasahara,2015 年;Sasahara 等,2009 年),位置对应于熔池在
3.2.4.1 讨论 — 适用于 DED 的电弧工艺表面上基于气体保护工艺,即 GTA、PA、PTA 和 GMA 及其变体。3.2.5 建成状态,adj— 参见建成状态、ISO 52900 和 3.3。3.2.6 构建平台,n— 参见构建平台。ISO/ASTM 52900 3.2.6.1 讨论 — 在 ISO/ASTM 52900 中,机器的构建平台被定义为提供一个表面的底座,零件的构建在该表面之上,并在整个构建过程中受到支撑。在 DED 中,构建平台也可以是需要修复的组件,也可以是非平面的。3.2.7 捕获效率,n— 从沉积头喷出的粉末中融入构建结构的比例。通常以百分比表示。 3.2.8 载气,名词——通常为惰性气体,用于将粉末从沉积头运送到熔池,在某些系统中也用于辅助将粉末从储存系统运送到沉积头。 3.2.9 铸件,名词——一根金属线,松散地抛在地板上的一段金属线所形成的圆的直径。 3.2.10 包层,名词——参见包层,AWS A3.0/A3.0M。 3.2.11 横流,名词——通常为惰性气体,方向垂直于受保护镜头的光轴。 3.2.12 循环,名词——单个循环,其中一个或多个组件、特征或修理在机器的构建空间中分层构建。 ISO/ASTM 52900 3.2.12.1 讨论——DED 非常适合修理、特征添加和再制造应用。在本指南中,无论是构建完整部件、其一部分还是修复,术语“DED 构建循环”和“DED 沉积循环”的使用都是同义词。 3.2.13 缺陷,名词——参见缺陷,术语 E1316。 3.2.14 沉积头,名词——向熔池输送能量和原料的装置。 3.2.15 沉积速率,名词——参见沉积速率,AWS A3.0/A3.0M。 3.2.16 定向能量沉积 (DED),名词——参见 ISO/ASTM 52900 和 3.3。 3.2.17 进料,名词——将材料(线材或粉末形式)输送到熔池的机制。 3.2.18 填充金属,名词——参见填充金属,AWS A3.0/A3.0M。 3.2.19 裂纹,名词——参见裂纹,术语 E1316。 3.2.20 焦斑,名词——参见焦斑,AWS A3.0/A3.0M。 3.2.21 功能梯度材料,名词——在成分或结构(或二者)上随空间变化的沉积材料,导致材料性质的相应变化。 3.2.22 气体金属电弧(GMA),名词——参见气体金属电弧焊(GMAW),AWS A3.0/A3.0M。 3.2.22.1 讨论——AWS 定义中的“焊接”一词表示两块或多块材料的连接。由于 DED 不是这种情况,因此删除了“焊接”一词。其余术语描述电弧物理学。
在过去的几年中,增材制造已成为一个主要的研究课题和工业生产的一部分。现在,许多技术允许使用多种材料构建 3D 结构。在金属加工中,激光束通常用作热源来熔化金属丝或粉末。飞溅物和粉末颗粒的轨迹可能会受到激光束辐射的影响。激光束光被材料部分吸收,然后转化为热量,这会导致熔化甚至汽化。材料的汽化会在熔池上产生反冲压力,从而影响其几何形状和动力学。然而,反冲压力对液滴和粉末颗粒等悬浮物体的影响仍然相对未知。它们与熔池相比不同的尺寸和边界条件可能会影响它们在高激光束辐射下的行为。
增材制造 (AM),通常称为 3D 打印,是一种革命性的制造技术,在航空航天、医疗和汽车领域具有重大的工业意义。金属增材制造可以制造复杂的精密零件并修复大型部件;然而,由于缺乏工艺一致性,认证目前是一个问题。开发并集成了一种多功能、廉价的过程控制系统,减少了熔池波动的变化并提高了组件的微观结构均匀性。残余微观结构变化可以通过热流机制随几何形状的变化来解释。晶粒面积变化减少了高达 94%,成本仅为典型热像仪的一小部分,控制软件由内部编写并公开提供。这降低了过程反馈控制的实施障碍,可以在许多制造过程中实施,从聚合物增材制造到注塑成型再到惰性气体热处理。
摘要:随着社会经济的发展,机械工程、航空航天等行业对能够高效利用金属材料并获得良好性能的表面处理技术的需求日益增加。激光金属沉积(LMD)熔覆技术因其稀释率较低、热影响区较小、涂层与基体之间冶金结合良好等特点成为近年来的研究热点。本文综述了LMD技术中与缺陷形成直接相关的熔池晶粒生长机制、温度和应力分布的模拟技术,同时介绍了LMD技术中缺陷的抑制方法和熔覆层性能的提升方法。最后指出根据所需性能主动选择材料,结合可控加工工艺,形成相应的组织结构,最终主动实现预期功能,是LMD技术未来的发展方向。
据称,金属 AM 系统专为大批量生产而设计。它包括一个直径 315 毫米、高 400 毫米的构建包络,配备双 1 千瓦激光器操作。为了实现卓越的部件间一致性,Velo3D 报告称,Sapphire 的集成原位工艺计量技术可实现闭环熔池控制,据称这是同类产品中的首创。据称,该系统能够构建复杂的几何形状,并允许设计悬垂度低至五度而无需支撑,以及高达 40 毫米的大型无支撑内径。据报道,最小特征尺寸和壁厚低于 250 微米。为了最大限度地提高生产率,Sapphire 系统包含一个模块,可实现自动切换,无需操作员参与,15 分钟内即可开始新的打印。
摘要:本文研究了利用我们最近开发的激光箔打印 (LFP) 增材制造方法制造致密铝 (Al-1100) 部件 (相对密度 > 99.3%)。这是通过使用 7.0 MW/cm 2 的激光能量密度来稳定熔池形成并以 300 µ m 厚度的箔片产生足够的穿透深度来实现的。LFP 制造的样品中的最高屈服强度 (YS) 和极限拉伸强度 (UTS) 沿激光扫描方向分别达到 111±8 MPa 和 128±3 MPa。与退火的 Al-1100 样品相比,这些样品表现出更高的拉伸强度但更低的延展性。断口分析显示拉伸试验样品中存在拉长的气孔。利用电子背散射衍射 (EBSD) 技术观察到 LFP 制备样品中沿凝固方向的强烈晶体织构和密集的亚晶界。
据称,Sapphire 激光粉末床熔融 (LPBF) 金属 AM 系统专为大批量生产而设计。它包括一个直径 315 毫米、高 400 毫米的构建包络,配备双 1 kW 激光器操作。为了实现卓越的部件间一致性,Velo3D 报告称,Sapphire 的集成原位工艺计量技术可实现闭环熔池控制,据称这是同类产品中的首创。据称,该系统能够构建复杂的几何形状,并允许设计出无支撑的悬垂度低至五度,以及高达 40 毫米的大型无支撑内径。据报道,最小特征尺寸和壁厚低于 250 µm。为了最大限度地提高生产率,Sapphire 系统包含一个可实现自动切换的模块,使新的打印能够在 15 分钟内无需操作员参与即可开始。
增材制造已从一种快速成型技术发展成为一种能够生产高度复杂零件的技术,而且这些零件的机械性能优于传统方法。利用激光加工金属粉末,可以加工任何类型的合金,甚至金属基复合材料。本文分析了激光粉末床熔合加工的 316L 不锈钢的拉伸和压缩响应。通过光学显微镜评估了所得的微观结构。关于机械性能,确定了屈服强度、极限拉伸强度、断裂前伸长率、抗压强度和显微硬度。结果表明,微观结构由堆叠的微熔池构成,由于高热梯度和凝固速度,熔池内形成了细胞状亚晶粒。抗压强度(1511.88 ± 9.22 MPa)高于拉伸强度(634.80 ± 11.62 MPa)。这种差异主要与应变硬化和残余应力的存在有关。初始显微硬度为206.24±11.96 HV;压缩试验后,硬度增加了23%。
摘要 同步加速器 X 射线成像已用于检测金属增材制造 (AM) 过程中熔池的动态行为,此过程中会产生大量图像数据。在此,我们开发了一种高效且稳健的深度学习模型 AM-SegNet,用于分割和量化高分辨率 X 射线图像,并准备了一个包含超过 10,000 个像素标记图像的大型数据库,用于模型训练和测试。AM-SegNet 结合了一个轻量级卷积块和一个定制的注意机制,能够以高精度(∼ 96%)和处理速度(每帧 < 4 毫秒)执行语义分割。分割结果可用于关键特征(例如锁孔和孔隙)的量化和多模态相关分析。此外,还展示了 AM-SegNet 在其他先进制造工艺中的应用。所提出的方法将使制造和成像领域的最终用户能够加速从收集到分析的数据处理过程,并提供对过程控制物理学的洞察。