研究了工艺气体、激光扫描速度和样品厚度对激光粉末床熔合制备的 Ti-6Al-4V 中残余应力和孔隙率形成的影响。使用纯氩气和氦气以及它们的混合物(30% 氦气)来建立残余氧含量低至 100 ppm O 2 的工艺气氛。结果表明,通过 X 射线衍射测得的薄样品(220 MPa)的亚表面残余应力明显低于长方体样品(645 MPa)。这种差异归因于较短的激光矢量长度,导致热量积聚,从而实现原位应力释放。即使增加了扫描速度,在工艺气体中添加氦气也不会在简单的几何形状中引入额外的亚表面残余应力。最后,在氦气下构建的悬臂(从底板移除后)的偏转比在氩气和氩气-氦气混合物下制备的悬臂的偏转更大。该结果表明,由于氦气的高热导率、热容量和热扩散率,在氦气下制造涉及大面积扫描的复杂设计可能受到更高的残余应力。
制造菌株和随后的残余应力是薄壁结构行为的关键要素,因为它们会引起屈曲,翘曲和失败。这项工作通过使用定向能量沉积的薄壁结构进行了对这些特征的合并实验和数值分析。通过使用红外和光学摄像头,在整个部分以及整个过程中都确定了在制造过程中温度和计划位移场中的原位测量值。这项工作的一种新颖性是在不停止制造的情况下确定位移场,与大多数现有方法不同,这大大简化了该过程的监视。此外,已经开发了该过程的数值建模来研究残余应力的形成。所提出的方法的一种新颖性是通过解耦热和机械问题来达到相当短的计算时间,这对于参数研究很有趣。结果是相关的,因为计算的温度和位移场与原位测量非常吻合。互补的屈曲分析还显示了该模型由于过度过度偏转而预测必须停止制造的能力。因此,所提出的模型可以用作为给定零件选择合适的过程参数的工具。
摘要 增材制造 (AM) 正迅速成为汽车、航空航天、医疗等许多行业制造零部件的主导技术。具有更高沉积速率的电弧增材制造 (WAAM) 技术正在成为 AM 中的突出技术。基于线材的增材制造需要高热量输入来熔化线材进行沉积。当组件建立在多层上时,它涉及各种加热和冷却循环,从而导致不均匀的热负荷。由于重复的循环,残余应力会滞留在零件内部并导致各种缺陷,如裂纹、变形、翘曲、部件的生命周期缩短等。需要降低残余应力以最大限度地减少缺陷。本文讨论了预热和锤击压缩载荷等多种技术对最大限度地减少残余应力的影响。预热基材(沉积发生在其上)将降低热梯度,从而降低残余应力。由于残余拉应力是在基于线材的熔覆过程中产生的,而该应力可通过施加压缩载荷来消除,因此,我们内部开发了一种用于施加压缩残余应力的气动装置,以尽量减少残余拉应力。在这项工作中,我们准备了四种不同的样品;1) 沉积状态(未进行预热和锤击),2) 沉积后进行锤击,3) 预热后沉积,4) 预热后沉积后进行锤击,以通过 X 射线衍射法测量残余应力。研究发现,预热和锤击单独可尽量减少残余应力,而综合效果则表明残余拉应力大大降低。
收稿日期:2022年3月15日;接受日期:2022年5月22日摘要由于摩擦、切屑形成和切削区域产生的热量,通过机械加工生产的零件具有残余应力。机械加工过程引起的残余应力对机加工零件的疲劳寿命有很大影响,从而缩短其使用寿命。为了提高机加工零件在实际应用中的性能,例如疲劳寿命、耐腐蚀性和零件变形,应研究和尽量减少残余应力。因此,预测和控制机械加工引起的残余应力对于提高机加工零件的质量非常重要。本文回顾了机械加工引起的残余应力的最新成果,以便进行分析和降低。对残余应力测量的不同方法进行了回顾和比较,包括破坏性方法、半破坏性方法和无损检测 (NDT) 方法,以便进行开发。为了最大限度地减少机加工部件中的残余应力,本研究考察了加工工艺参数、高速加工条件、冷却液、切削刀具磨损、边缘和半径对残余应力的影响。回顾了残余应力的分析和半分析建模、数值和 FEM 模拟技术,包括残余应力建模方法的先进方法,以预测机加工部件中的残余应力。研究了各种合金(如铝合金、生物医学植入材料、难切削材料(如镍基合金、钛基合金、英科乃尔基合金和不锈钢合金)中的残余应力,以提供有效的机加工部件残余应力最小化方法。人们已经意识到,评估和分析已发表论文的最新进展将有助于发展该研究领域。关键词:残余应力;加工操作
摘要 — 从硅上外延生长的氮化镓 (GaN) 开始,设计、制造并表征了集成压电换能器的预应力微谐振器。在夹紧梁中,众所周知,拉伸应力可用于增加谐振频率。在这里,我们计算了预应力梁中平面外弯曲模式的模态函数,并推导出一个模型来预测谐振频率和压电驱动因子。我们表明,理论和实验结果之间可以获得良好的一致性,并推导出机电转换的最佳设计。最后,我们的模型预测了由于拉伸应力导致的品质因数增加,这已通过真空下的实验测量得到证实。这项研究展示了如何利用外延工艺产生的材料质量和初始应力。
制造应变和随后的残余应力是薄壁结构行为的关键因素,因为它们会引起屈曲、翘曲和失效。本文通过研究使用定向能量沉积的薄壁结构的增材制造,提出了对这些特征进行实验和数值分析的综合方法。使用红外和光学摄像机在整个部件和整个过程中识别制造过程中的温度和平面位移场的现场测量值。与大多数现有方法不同,本文的创新之处在于无需停止制造即可确定位移场,这大大简化了对过程的监控。此外,还开发了该过程的数值建模来研究残余应力的形成。所提出方法的创新之处在于通过将热问题和机械问题解耦,实现了相当短的计算时间,这对于参数研究来说很有趣。结果是相关的,因为计算出的温度和位移场与现场测量值非常吻合。补充屈曲分析还表明,该模型能够预测何时由于过度偏离计划挠度而必须停止制造。因此,所提出的模型可用作选择给定部件的合适工艺参数的工具。
W 的高耐磨性和机械强度与 Cu 的高热导率相结合,使 Cu/W 系统成为等离子体实验中散热器和耐辐射应用的有吸引力的候选材料。然而,多层膜和涂层的最终机械性能在很大程度上取决于层的微观结构。在这项工作中,系统地研究了具有不同内部界面密度的 Cu/W 纳米多层膜在两种相反的面内应力状态下的机械性能,并与文献进行了批判性讨论。使用具有最先进的神经网络势的原子模拟来解释杨氏模量和硬度的实验结果。结果表明,微观结构,特别是与应力状态相互关联的孔隙率和界面无序相关的过量自由体积,对机械性能有很大影响,尤其是 Cu/W 纳米多层膜的杨氏模量。
该论文/论文是由Gary B.博士和Pamela S. Williams Honors College免费提供给您的,该学院是Ideaexchange@Uakron,Uakron是美国俄亥俄州阿克伦大学阿克伦大学的机构存储库。它已被威廉姆斯荣誉学院(Williams Honors College)纳入其中,由Ideaexchange@Uakron的授权管理员致敬研究项目。有关更多信息,请联系mjon@uakron.edu,uapress@uakron.edu。
显示出最高的拉伸应力,超过 800 MPa。Bodner 等人在 [33] 中报告了 Inconel 625 和 AISI 316L 的层内多材料结构中残余应力水平同样升高的情况。此外,图的上部区域显示拉伸应力从马氏体时效的左边缘开始,延伸到整个梯度区域,并在朝向 AISI 316L 区域的大约一半处减小,在试样的右边缘处发现应力减小到无应力区域。减小的
该类方法相对于LSP或“3D LSP”的不同之处在于,通过调整两束激光之间的距离,激光冲击喷丸可以作用于材料温度冷却到锻造温度范围(通常为800 ℃-1250 ℃)的区域,就像锤子锻造刚被扫描激光束沉积的金属一样。在锻造温度范围内,材料容易屈服,可以诱发较大的拉伸塑性应变。此外,它是一种原位和非接触式强化方法,相比之下,LSP或“3D LSP”不是原位的,需要仔细重新调整构建的部件,而超声波振动需要接触焊接道次,这不适合AM工艺。