摘要。激光金属增材制造 (AM) 因其在几何形状和材料方面的灵活性而成为一种越来越受欢迎的技术。作为一种商业化的增材工艺,粉末吹制定向能量沉积 (DED) 已用于航空航天、汽车、医疗设备等多个行业。然而,人们对这一工艺仍然缺乏基本的了解,并且可以发现许多合金开发和实施的机会。本文介绍了一种能够解决这些问题的多层构建的高通量原位 DED 系统。通过广泛的工艺参数扫描研究了层高和能量密度的影响,展示了高通量设置的强大功能,同时还讨论了多层相互作用。
节省时间和更快的综合企业可用性,这尤其是当今对快速市场推出的需求。与带有粉末床的添加过程不同,例如激光粉末床融合,可用于生产高度构图的几何形状,基于粉末喷嘴的基于粉末喷嘴的进程,例如激光定向能量沉积(DED-L),也称为激光金属沉积(LMD),可构成组合模型和构建率和构建率和高构建率和乘积和乘积和乘积和乘积。Ti - 6AL - 4V等钛合金在工业应用中广泛使用。由于其出色的机械函数,低密度以及出色的耐腐蚀性和生物相容性,因此它们在医疗和牙科应用中或飞机扇区中的金属组件中使用,例如在高温下在涡轮机工作中的压缩机叶片中应用。[2 - 4]取决于制造过程的条件以及最终的后热机械治疗的特征,Ti - 6AL - 4V可以具有不同的微结构特征,这显着影响其性质。[2]两个阶段α和β的先验β晶粒的形态和排列是这些特征的例子。deD-l分量的微结构主要是通过具有柱状形状的先验β晶粒来表征的。[4,5]常规钛合金中的两个极端排列的极端情况是层状微结构和e词微结构。两种类型的微观结构都可以具有两个阶段的细节和粗整体。[2,6]相位的大小(纤维或粗糙)及其排列(层层或等词)会影响机械性能。这些依赖性已被广泛研究,例如,关于强度,螺旋,蠕变和疲劳行为的已知。
黑色与白色比率M15-45层1 119.84 0.31 M15-45层2 115.96 0.30 M15-45层3 135.05 0.26 Mix1-Layer 1 94.49 0.37 0.37
摘要添加剂制造业(AM)的最新进展引起了重大的工业兴趣。最初,AM主要与制造原型相关联,但是AM的进步与可用材料的扩展范围(尤其是用于生产金属零件)扩大的范围已经扩大了应用区域,现在该技术也可以用于制造功能零件。尤其是,AM技术可以用传统的制造工艺创建复杂和拓扑优化的几何形状。然而,在大多数情况下,使用独立的AM技术,无法实现紧密的几何公差以及航空航天,生物医学和汽车行业的严格表面完整性要求。因此,AM零件需要大量的后处理,以确保满足其表面和尺寸要求以及它们各自的机械性能。在这种情况下,不足为奇的是,AM与后处理技术的整合到单个和多设置的处理解决方案中,通常称为Hybrid AM,已成为行业非常有吸引力的命题,同时吸引了重大的R&D兴趣。本文回顾了与混合AM解决方案相关的当前研究和技术进步。特别的重点是将基于激光的AM加工粉末功能的混合AM解决方案与必要的后进程技术,用于生产具有必要准确性,表面完整性和材料特性的金属零件。将基于激光AM与后处理技术集成的市售混合动力AM系统以及其关键应用领域还进行了审查。最后,讨论了扩大混合AM解决方案的工业使用方面的主要挑战和开放问题。
增材制造,也称为三维 (3D) 打印,是一种使用各种材料将计算机辅助设计模型转化为真实 3D 物体的过程。3D 打印提供了无与伦比的灵活性,可以逐层构建具有复杂形状和几何形状的功能部件。3D 打印已成为传统工业生产技术的可行替代方案 [1-3]。人们做出了很多努力来表征 3D 打印物体的耐久性、表面光洁度和机械性能 [4-12]。然而,人们担心 3D 打印部件在应用中会受到反复应力,这可能会导致疲劳失效 [12-16]。3D 打印革命被许多人视为将形成工业革命 4.0 的技术之一。与传统的减材制造方法相比,3D 打印可以实现更高的设计复杂性并缩短设计周期 [17-19]。 3D 打印主要分为七类:(1)粘合剂喷射、(2)粉末床熔合 (PBF)、(3)定向能量沉积、(4)材料喷射、(5)瓮聚合、(6)材料挤出和(7)片材层压 [20, 21]。根据起始材料,3D 打印还可分为液体、固体和粉末类工艺 [22]。粉末基工艺是最重要和最流行的一类 3D 打印技术 [23–28]。这种流行归因于粉末材料的高可重复使用率、更快的生产速度、功能部件坚固、成本更低、无需或只需极少的支撑结构、不同的应用领域和大量的兼容材料 [2、3、12、23–27、29–40]。 3D 打印这一新兴领域改变了许多行业的产品制造方式,它通过提供更高的设计和制造自由度以及更广泛的材料范围改变了许多行业的产品制造方式[41-45]。
摘要 为确保基于粉末的增材制造技术的经济可行性,粉末回收是一种常见的做法。本文介绍了增材制造中金属粉末的生命周期,研究了粉末制造、粉末使用、粉末降解机制和报废粉末的使用。反复使用导致粉末降解是一个普遍存在的问题;用大量重复使用的粉末生产的部件通常质量较低,最终导致粉末无法用于增材制造。粉末降解取决于许多变量,因此无法确定粉末的最终使用寿命。确定粉末质量的最准确方法是使用这些粉末生产和分析部件。文献中以前没有发现降解粉末的用途,因此有必要研究防止粉末浪费的潜在解决方案。在其他减少浪费的解决方案中,等离子球化被认为是一种有前途的方法,可以避免约 12.5% 的粉末处理,从报废粉末中产生类似于原始粉末的颗粒。将报废粉末返还给供应商进行再循环利用可能是减少行业浪费的唯一经济可行的解决方案。本文汇编的研究旨在使增材制造用户能够对粉末再循环利用进行进一步的研究和开发。