1.2. 工艺控制优化 通过选择合适的 AM 方法并优化所用 AM 方法的工艺参数,可以实现质量保证改进。最简单的方法是改变次优工艺类型和工艺参数(包括所选材料)的组合,并反复评估质量,直到达到令人满意的质量。这是一种成本高昂且耗时的方法。但是,操作员可能会在一定操作期后获得足够的经验来减少这些迭代。此方法的准确性和速度还取决于评估技术的准确性;否则,操作员将获得相对不正确的经验。 AM 工艺的工艺参数优化可以利用分析性破坏性测试 (DT) 和/或功能性无损检测 (NDT) 方法。X 射线计算机断层扫描 (X 射线 CT) 技术属于 NDT 方法。文献中报道了材料挤压和喷射工艺的 AM 样品的 DT(拉伸试验)和 NDT(X 射线和超声波)数据之间的相关性。发现相关性是线性的[11],[12]。
摘要:定向能量沉积 (DED) 是增材制造 (AM) 的一个重要分支,可用于修复、熔覆和加工多材料部件。316L 奥氏体不锈钢广泛用于食品、航空航天、汽车、船舶、能源、生物医学和核反应堆行业等领域。尽管如此,仍需要优化工艺参数,并全面了解工艺参数对沉积材料或部件的几何形状、微观结构和性能的单独和复杂协同作用。这对于确保在单个或一系列平台上随时间重复制造零件,或最大限度地减少孔隙率等缺陷至关重要。在本研究中,采用响应曲面法 (RSM) 和中心复合设计 (CCD) 研究激光功率、激光扫描速度和粉末质量流量对激光工程净成形 (LENS ®) DED 加工的 316L 钢的层厚度、密度、微观结构和显微硬度的影响。开发了与应用的加工参数和研究的响应相关的多项式经验预测模型。
摘要:激光熔覆提供了先进的表面处理能力,可提高部件的性能。然而,其有效性经常受到熔覆过程中热裂纹形成的挑战。本研究重点研究了通过激光熔覆应用于 304LN 不锈钢的新型钴基合金 (K688) 涂层中热裂纹的形成机理和抑制方法。结果表明,热裂纹的形成受液膜稳定性、应力集中和沉淀相的影响。大多数热裂纹出现在 25 ◦ –45 ◦ 大角度晶界 (HAGB) 处,因为这些晶界具有高能量,可稳定液膜。与高斯光束相比,平顶光束可产生具有较低温度梯度和更缓和的流体流动的熔池,从而降低涂层内的热应力和裂纹敏感的大角度晶界 (S-HAGB) 的比例。最后,通过使用平顶激光束优化工艺参数,可显著抑制裂纹形成。这些发现为实现异种材料的高质量激光熔覆提供了技术基础,为优化工艺参数以防止热裂纹的形成提供了见解。
摘要 激光粉末床熔化Al-8.3Fe-1.3V-1.8Si合金的工艺参数与组织和力学性能之间的关系研究较少,因此,选取两种参数的全致密合金来研究这一关键问题。结果表明:低功率和扫描速度的合金(S200)呈现扇壳状熔池和激光轨迹,而另一种合金(S350)呈现更深更宽的熔池。两种合金均获得了非均匀微观组织,熔池(MP)中没有第二相,熔池边界(MPB)中有纳米相。MP和MPB中固溶强化和Orowan强化的差异导致压缩屈服强度的差异(S200:380±14 MPa和S350:705±16 MPa),非均匀纳米硬度导致不同的裂纹行为和失效应变。研究表明,调整工艺参数是控制该合金组织和力学性能的有效方法。
本综述旨在回顾有限元法在优化工艺参数和提高粉末床熔合增材制造工艺部件的机械性能方面的应用。回顾了粉末床熔合过程模拟中的最新有限元模型。详细总结了宏观层面上激光束熔化或电子束熔化过程的数值建模方法。具体而言,阐明了零件模型预处理、工艺参数、网格方案和温度相关材料特性的重要性。还讨论了用于降低计算成本的模拟技术。然后回顾并讨论了现有的粉末床熔合过程模拟中的有限元模型。根据熔池和打印部件的特点对模拟结果进行分类。然后通过实验结果验证了模拟结果。最后,阐述了有限元法在材料设计、过程监控和控制以及工艺优化等其他增材制造问题方面的意义。总结了现有有限元模型的缺点。并提出了优化PBF工艺参数的潜在新方法。
摘要:Inconel 718 是一种镍基高温合金,由于其高强度和耐腐蚀性能,是航空航天、石油和天然气工业的绝佳选择。IN718 的加工非常具有挑战性;因此,应用增材制造 (AM) 技术是克服这些困难和制造传统技术无法制造的复杂几何形状的有效方法。选择性激光熔化 (SLM) 是一种激光粉末床熔合方法,可用于高精度制造 IN718 样品。然而,工艺参数对制造样品的性能有很大影响。在本研究中,开发了一个预测模型,以获得 IN718 合金 SLM 工艺中的最佳工艺参数,包括激光功率、图案间距和扫描速度。为此,采用具有各种算法的人工神经网络 (ANN) 建模来估计工艺输出,即样品高度和表面硬度。建模结果与实验输出完全吻合,从而证明了 ANN 建模对于预测最佳工艺参数的优势。
单点渐进成形(SPIF)过程中的摩擦是影响工件表面质量和成形性能的主要因素。为了研究工艺参数对SPIF中摩擦的影响,根据SPIF成形原理和成形过程中摩擦的特点,以成形工具与金属板料的接触面积为分析对象,解析表达考虑摩擦条件下的受力状态,给出成形力与摩擦系数之间的关联表达式。在此基础上,通过实验测力计算得到不同工艺参数下的摩擦系数值,并通过有限元模拟验证所获摩擦系数的准确性和有效性。最后,采用表面响应法分析了成形参数对摩擦系数的影响及摩擦系数的预测模型。研究结果表明:刀具直径或主轴转速的增加有助于减小接触面间的摩擦系数,而分层进给量、进给速度或成形角的增加均使摩擦系数有不同程度的增大。研究结果可为提高零件表面质量和成形性能提供理论和技术参考。
了解氧化铝增强铝复合材料 (Al-A2O3) 的循环行为对于其在不同工业领域的进一步应用至关重要。本研究重点关注通过放电等离子烧结 (SPS) 方法和摩擦搅拌焊接 (FSW) 相结合生产的 Al-氧化铝纳米复合材料的循环行为。添加的氧化铝总含量为 10%,是纳米和微米粒子的组合,其比例因样品而异。使用光学显微镜 (OM)、扫描电子显微镜 (SEM) 和能量色散 X 射线光谱 (EDS) 表征 SPSed 样品的微观结构。表征了加工后的复合材料样品的微观结构并研究了其机械行为。微观结构研究表明,氧化铝的纳米粒子主要分布在晶粒边界和晶粒内部,而微米级粒子主要沉积在晶粒边界上。此外,还根据增强体尺寸和纳米粒子添加百分比分析了生产样品的硬度和拉伸性能。结果表明,纳米复合材料的力学性能和疲劳性能主要取决于初始阶段的材料性能和搅拌摩擦焊的应用条件,如转速和运动速度。纳米复合材料的断裂表面呈现出韧性-脆性复合断裂模式,韧窝更细,纳米弥散体的作用尤为突出。
• 根据所需的效率和效果定义工艺参数和测试程序 • 通过开发和实施新程序来优化生产力和产品质量 • 跟踪和监控流程 • 提供操作文件,如工作说明、检查表、控制和维护计划 • 培训操作员 • 制定设备规格、定义验收标准并发布设备进行生产 • 协助评估和鉴定新材料 • 使活动与国际标准和可持续性保持一致
Ti-Mo-TiC 金属基复合材料的选择性激光熔化工艺优化 Bey Vrancken a,b、Sasan Dadbakhsh c,d、Raya Mertens c、Kim Vanmeensel a、Jef Vleugels a、Shoufeng Yang c、Jean-Pierre Kruth (1) ca 比利时鲁汶天主教大学材料工程系 b 美国加利福尼亚州利弗莫尔劳伦斯利弗莫尔国家实验室 c 比利时鲁汶天主教大学机械工程系 PMA、法兰德斯制造商成员 d 瑞典斯德哥尔摩皇家理工学院生产工程系 采用选择性激光熔化 (SLM) 加工 CP Ti、6.5 wt% Mo 和 3.5 wt% Mo 2 C 粉末混合物。优化工艺参数以获得全密度、无裂纹的零件。在原位分解 Mo 2 C 以利于形成 TiC 之后,该材料由均匀分散在 β-(Ti,Mo) 基质中的亚微米级 TiC 薄片组成,硬度高达 550 HV,压缩屈服应力为 1164 ± 37 MPa。可以通过在高密度加工窗口内改变工艺参数以及通过后处理热处理来调整微观结构和机械性能。选择性激光熔化 (SLM)、金属基复合材料、钛