本文旨在评估一种自热测试方法,用于表征单道厚度增材制造试件的疲劳性能。它还评估了微观结构取向相对于载荷方向对耗散行为和微裂纹起始的影响。所研究的 316L 不锈钢试件采用定向能量沉积技术制造,有两种配置:(i) 完全打印试件(2 个取向)和 (ii) 修复试件。本文首先介绍形态学和晶体学纹理分析,其次介绍一系列循环载荷下的自热测试。微观结构分析显示,晶粒伸长,其尺寸、形状和优选取向由工艺参数控制。循环拉伸载荷下的自热测量证明,可以通过红外测量对小规模、薄试件进行耗散估算。自热曲线可以成功地用 Munier 模型表示。此外,可以建立打印参数和自热结果之间的几种联系。例如,连续沉积层之间的垂直增量越小,平均
1. 了解制造业中的各种现代工艺(KB3) 2. 分析不同工艺之间的相关性和权衡(PA1、I3) 3. 求解各种参数和配置的制造工艺控制方程(PA1) 4. 建立结构-加工-属性关系(KB3) 5. 使用标准参考源比较工艺(PA1、ET1) 6. 制定正式的工艺选择策略(PA2) 7. 分析和解释实验室实验数据,并与团队中制造零件的理论 / 经验预测相关(IN3、IT1) 8. 生成针对工业流程优化的各种几何形状,并根据进一步分析选择最佳工艺(D2、D3) 9. 制定工艺 / 材料选择的经济分析(EPM1) 10. 将工艺参数和最终零件质量与计量学联系起来(ET1) 11. 综合考虑制造的可持续性和环境影响
在增材制造领域,选择工艺参数以避免过度和不足沉积需要耗费时间和资源的反复试验。鉴于每个部件几何形状的独特特征,迫切需要推进实时过程监控和控制,以确保一致和可靠的部件尺寸精度。这项研究表明,支持向量回归 (SVR) 和卷积神经网络 (CNN) 模型为实时过程控制提供了一种有前途的解决方案,因为这些模型能够高精度地识别复杂的非线性模式。我们设计了一个新颖的实验来比较 SVR 和 CNN 模型的性能,以从单层单珠构造的熔池同轴图像间接检测珠高。研究表明,使用从同轴光学摄像机收集的熔池数据训练的 SVR 和 CNN 模型都可以准确预测珠高,平均绝对百分比误差分别为 3.67% 和 3.68%。 [DOI: 10.1115/1.4062800]
摘要 在本文中,我们提出了一种新颖的数学模型,该模型在一定程度上复制了一般卷对卷纳米压印光刻 (R2RNIL) 制造工艺的工作方式。我们首先确定制造商在提高生产率和控制制造过程方面面临的一些当前挑战和问题。接下来,我们描述和分析构成典型 R2RNIL 工艺的主要物理现象以及用作涂层的聚合物的典型材料特性,并制定符合物理定律的数学模型。然后,我们提出一些数值模拟,这些模拟定性地再现了实验中发现的几个特征,这些特征是在使模型适合数值计算的线性化假设下发现的。此外,我们确定了影响 R2RNIL 的一些关键工艺参数和材料特性,以及它们如何用于材料设计和工艺控制。最后,我们将讨论未来的工作和一些可以在一般框架范围内研究的应用。 关键词:多相多尺度建模、粘弹性材料、光化学键合、混合物力学
摘要 激光直接金属沉积 (DMD) 已发展成为一种在现有材料上沉积涂层的制造工艺,并在复杂精密部件的增材制造 (AM) 中被证明具有优势。然而,必须仔细确定适当的工艺参数组合,以使这种方法在工业上经济可行。本研究旨在提高不锈钢 EN X3CrNiMo13-4 的激光 DMD 的生产率。据此,讨论了激光功率 P、扫描速度 v、粉末流速 ̇ m 和光斑直径 s 等主要激光工艺参数对轨道几何形状和堆积率的影响。进行回归分析以推导主要参数组合与沉积速率之间的相关性。结果显示,对于长宽比、稀释度和沉积速率的几何特性,线性回归相关性良好,R 2 >0.9。使用线性回归方程构建的加工图展示了与沉积速率、长宽比和稀释度相关的适当工艺参数选择。
随着使用计算和数据密集型方法探索多主元合金 (MPEA) 的努力不断增加,预测材料特性的实验实现和验证需要对这些合金进行高通量和组合合成。虽然增材制造 (AM) 已成为解决这些挑战和通过零件制造进行快速原型设计的主要途径,但开发和理解工艺-结构-性能相关性的广泛研究迫在眉睫。特别是,基于定向能量沉积 (DED) 的 MPEA AM 前景广阔,因为功能分级组件制造以及表面熔覆的成分变化可能无限。我们分析了 MPEA 的 DED 的最新努力、各种过渡和难熔元素的激光金属沉积过程中的微观结构演变,并评估了各种加工参数对材料相和性能的影响。我们的努力表明,开发用于工艺参数选择的稳健预测方法和修改合成机制对于使 DED 平台能够重复生产无缺陷、稳定和设计 MPEA 至关重要。
摘要:为了了解选择性激光熔化 (SLM) 工艺背后的物理行为,人们广泛采用了数值方法进行模拟。宏观尺度的数值模拟可以研究输入参数(激光功率、扫描速度、粉末层厚度等)与输出结果(变形、残余应力等)之间的关系。然而,有限元法求解的宏观热模型无法正确预测熔池深度,因为它们忽略了熔池中流体流动的影响,尤其是在存在深穿透的情况下。为了弥补这一限制,提出了一种易于实现的温度相关热源。该热源可以在模拟过程中调整其参数,以补偿与流体流动和小孔相关的这些被忽略的热效应,一旦关注点的温度稳定,热源的参数就会固定下来。与传统的热源模型相反,所提出的热源的参数不需要针对每个工艺参数进行实验校准。通过将所提模型的结果与各向异性热导率方法和实验测量的结果进行比较,验证了所提模型的有效性。
用高科技合金制造结构件的成本很高,因此,缺陷或磨损的修复对工业生产来说是一项重要的资产[1]。在众多新技术中,激光熔覆(又称直接能量沉积)正处于新兴领先地位。与其他修复工艺相比,熔覆中的能量输入是空间局部的,受热影响区较小[2–4]。在激光熔覆修复的部件中,基材和熔覆区之间会形成一个具有微观结构梯度的界面。它决定了修复部件的内聚力和寿命[5, 6]。工艺参数和部件的具体几何形状共同控制着热输入、熔池形状、空间温度梯度和冷却速度,而这些因素决定着材料的微观结构。材料体积可以经过多次凝固-再熔化循环,打印上述各层,具体取决于熔池深度和形状,熔池深度和形状可能非常复杂,正如 Biegler 等人在 [7] 中通过实验展示的那样。材料随后也会经历退火,因为部件一直处于高温下,直到工艺结束 [8, 9]。
摘要。本文介绍了为模拟不锈钢 SS316L 定向能量沉积中形成的熔池中的流体流动和传热而开发的数值模型。该模型结合了重要的热量和动量源项。能量源项包括激光能量、相变潜热、对流热损失、辐射热损失、蒸发热损失以及由于熔融颗粒沉积到熔池中而增加的能量。动量源项是由表面张力效应、热毛细(Marangoni)效应、热浮力、相变引起的动量衰减、熔融颗粒动量以及由于蒸发引起的反冲效应引起的。模拟表明,熔池中预测的流动和传热会影响最终的形状和尺寸。在当前采用的工艺参数下,熔池细长、宽而浅,具有凹陷的自由表面和向外的对流。向外流动是由熔池中心的高温主导区域引起的,因此表面张力的温度梯度为负。
无钴正极活性材料(EaCAM)确定基线配方:富锂/锰(MnNi)氧化物,无钴高锰、低镍氧化物:(改变 Ni(↓)和 Mn(↑)摩尔比和用其他元素替换钴)M.1:工艺研发与合成:碳酸盐与氢氧化物共沉淀M.2:以 50-250 克规模生产和分销 3-5 种材料 Taylor Vortex 反应器(TVR)-停留时间M.3:研究使用 Taylor Vortex 反应器为各种前体生产所需材料形态的工艺参数:慢反应与快速反应(已完成)M.4:用于生产单晶前体的共沉淀工艺(计划中)煅烧放大与优化研究温度、时间、氧分压和炉子设计/改造。 M.5:进行工艺研发,建立煅烧参数与材料性能之间的关系(已完成)M.6:开发高镍、高锰材料的优化煅烧参数,并评估工艺的可扩展性