增材制造技术概况及研究现状
时间:2024-11-28 21:31 来源:98881 作者:毕业论文 点击:次
目前金属的增材制造是被看作为增材制造领域中最具有难度并且最具有发展力的一项研究。相对于传统工艺的加工方法,金属增添制造是现如今金属利用率极高的一种加工方法。因此也成为现代化工业中不可或缺的一部分[4]。这项技术大多数会采用钛合金,铝合金,高温、高强合金等等材料。根据金属增添制造的能源分类,可大致分成三类,分别是激光、电子束、电弧[5]。 1、激光增材制造技术 激光增材制造(LAM)技术是一种兼顾精确成形和高性能成性需求的一体化制造技术。包括以同步材料送进为主要技术特征的激光立体成形技术(LSF)和以粉末床为主要技术特征的选区激光熔化技术(SLM)[6]。激光熔化技术(SLM)能是最早被设计出来的激光增材制造方法,它可以实现力学性能较高的制造类,成型尺寸比较小,所以不适宜用来生产大型物件[7]。而激光立体成形技术(LSF)的成型不受尺寸大小的限制,可以完成极其高难度和高精度的产品制造[8]。并且可以完成同一个构件由多种不同材料同时送进的这么一个过程,可以实现新型合金的研发和生产。 2、电子束增材制造技术电子束增材制造技术主要分为熔丝沉积成形技术和选区熔化技术[9]。电子束熔丝沉积技术是通过具有高能量的电子束冲撞在金属外表面,使其产生熔池并且 熔化,最后通过预先设定的熔化炉先进行运动最后冷却逐层凝固,实现堆积,最后形成致密的合成金属,最后形成成品构件,但是在这过程中必须处于没有空气的环境中[10]。 1.基板 2.送丝装置 3.电子束 4.熔池 5.沉积金属图1.2 熔丝沉积技术原理 电子束选区熔化技术又叫EBM,它是一种使用具有高能量超高速的电子束对粉末类金属进行撞击,然后使其融化成型的一种增添制造技术。这种技术的能量使用率很高,且几乎没有反射,扫描速度快,无污染等等优点,适合很多高强度、难溶、脆性金属材料的制造成型,在航天飞行,军工、电子产品上具有十分良好的发展。 3、电弧增材制造技术 电弧丝材直接成形金属件的思想可追溯到1983年,德国Kussmaul等人采用埋弧焊方法堆积了大型圆柱厚壁容器,这种容器的抗拉强度、屈服强度还有韧性保持较良好的性能,但是这样的方法不能制作小型精密的零部件,而且成型误差会比较大。电弧增添技术在1998年得到了重要的提高,英国的诺丁汉大学Spencer等人提出GMAW三维的堆焊成型的方法,使用焊接机器人对金属零件进行成型加工[11]。通过红外测温装置对热输入进行掌控,降低工件件表面的粗糙度。若温度过高,则停止堆叠,等到温度降低到一定时再继续开始。然而这种技术进行研究只是讲精度提高了许多,但是成形效率仍然十分缓慢。这是一个重大的问题 [12]。 直到近年来在这项增添制造技术的研究方面上,研究人员开始将高效的焊接热源加入到这项技术的控制系统中,才有了许多重大的成效。哈尔滨工业大学姜云禄、北京航空航天大学从保强等人将冷金属过渡(CMT)技术用于铝合金电弧熔丝增材制造技术中,通过控制工艺可以消除气孔[13]。 而电弧增材制造是在高温液态金属经过熔滴过渡的方式通过逐层堆叠的方式成形制造的,在这个过程中随着堆焊一层一层向上叠加,构件的热量积累会十分的高,散热条件就会变得很差,所以导致了熔池冷却凝固的时间会越来越多,最后成形就难以控制[14]。所以还需要解决的问题是如何对成形构件每一层堆焊处表面尺寸大小精度及其外貌的形状进行控制。在这次试验中,我们主要用的是TIG焊的方法对异质铝合金进行堆焊成形。在基于TIG的堆焊成形过程中,熔滴过渡的稳定性对于熔池成形十分的关键,已经堆焊的焊道会对下一 (责任编辑:qin) |