多光束激光选区熔化研究进展

摘要:激光选区熔化(selective laser melting,SLM)作为一种常见的增材制造(additive manufacturing,AM)技术,在多孔和薄壁等异形零件的成形领域受到广泛关注。然而,传统的单光束SLM 成形因成形尺寸小、成形效率低等问题而发展缓慢。多光束激光选区熔化(multi-beam selective laser melting, MB-SLM)在单光束SLM 成形的基础上,通过多光束、多振镜分区扫描并进行拼接成形,实现了成形尺寸和成形效率的大幅同步提升,有效地解决了单光束SLM 成形存在的固有难题,有望成为进一步拓展金属增材制造应用领域的新兴技术。本文综述了多光束激光选区熔化在成形原理、成形设备以及工艺缺陷的形成及控制方面的研究进展,归纳了多光束激光选区熔化成形不同合金的显微组织和力学性能,重点阐述了工艺缺陷和力学性能调控的主要策略。最后对其未来发展趋势进行了展望,如应关注多光束间的时空差异特性对力学性能的影响、改变不同区域间工艺参数的一致性以减少成形件的工艺缺陷等。

雾化法制备用于增材制造的金属粉末研究进展

摘要:【目的】梳理广泛应用于金属增材制造粉末制备的雾化法,以提升增材制造部件性能、降低成本。【研究现状】综述气体雾化法(gas atomization,GA)、等离子旋转电极雾化法(plasma rotating electrode process,PREP)和超声雾化法(ultra-sonic atomization,UA)3种雾化制备金属粉末的方法;从基本原理、技术特点、制备设备以及工艺优化等方面,详细阐述3种技术的技术特点、研究进展以及在制备高品质粉末过程中所面临的挑战。【结论与展望】随着金属增材制造技术对低成本、高质量粉体的需求日益增加,雾化技术将有更加广阔的发展空间;明确雾化过程中熔体的破碎机制及凝固行为,提高雾化装备整体水平,提升雾化破碎效率,实现制粉过程关键参数的协同优化对未来雾化技术发展至关重要。

面向大型钢结构的机器人智能焊接方法研究

摘要:本研究针对大型钢结构制造中焊缝形状复杂、人工识别效率低、焊接路径优化困难等问题,提出了一种基于激光雷达点云的智能焊接方法。该方法通过激光雷达获取三维点云数据,结合随机样本一致性算法进行点云分割和焊缝特征提取,并利用改进的遗传算法优化焊接轨迹。实验结果表明,该方法在焊缝识别准确性和路径优化效果方面具有显著优势,为大型钢结构的智能焊接提供了一种有效的解决方案。

金属增材制造装备质量可靠性问题及工作体系研究

摘要:以增材制造构件为中心综述了增材制造工艺质量可靠性工作开展的现状,分析了影响构件质量的主要因素,梳理了典型增材装备常见故障模式及主要的验收测试标准及方法,剖析了国内增材制造装备可靠性工作现存问题,最终构建了涵盖增材制造装备及其关键功能部件设计、制造、验收、使用的质量可靠性工作体系,为增材制造装备质量可靠性工作的开展提供了一定的参考和建议。

电子束粉末床熔融增材制造装备和工艺研究进展

摘要:电子束粉末床熔融增材制造技术具有功率大、能量利用率高、扫描速度快、成形应力低、真空环境成形等突出特点,是国内外竞相发展和应用的金属增材制造技术之一。近年来,国内外在电子束粉末床熔融增材制造装备和工艺方面取得多项突破性进展,长期困扰该技术创新发展应用的成形尺寸小和电子枪阴极寿命短等问题已经得到了有效解决,并且涌现出多种新成形工艺和成形质量在线监控技术,在高熔点、高反射率、脆性难加工金属材料复杂构件增材制造方面展现出更加广阔的应用前景。本文从装备发展、在线监控和成形工艺三个方面,对国内外近年来电子束粉末床熔融增材制造技术的新进展进行了综述,并对其发展趋势、面临的技术挑战和应用前景进行了分析和展望。

机器人物质:融合材料与智能的未来路径

摘要:受制于静态结构与固定响应模式等因素,传统智能材料的自适应调控与学习优化能力有限,无法应对复杂环境与动态需求。而当机器人技术的微型化、廉价化、智能化发展与集群技术突破相结合后,便催生了全新的智能材料理念——机器人物质,即以机器人个体为基本单元,依托自组织集群技术实现材料功能。通过整合环境感知、信息处理、耦合连接、力学性能、多态转换、能源续航与人—材交互七大基础功能模块,机器人物质具备自主决策、环境适应、可编程性、多功能性等智能特性。通过进一步与生物功能材料、适应性演化策略等技术相融合,机器人物质或将突破传统智能材料局限,在智能制造、精准医疗及极端环境探索中催生颠覆性应用。

硬质合金刀具增材制造技术发展趋势和展望

摘要:综述了增材制造硬质合金刀具的两类技术路线:基于热成形的粉末床熔融技术路线和基于生坯冷打印、脱脂和烧结工艺的冷沉积烧结技术路线。粉末床熔融技术能够制备出接近理论密度的硬质合金刀具,但存在孔隙、裂纹、脱碳以及钴蒸发等问题,通过调整激光能量密度、扫描速度和粉末特性等参数能够显著改善打印件的质量;冷沉积烧结技术能够制备出表面质量优良且力学性能优异的硬质合金刀具,但存在黏结剂残留、制件收缩等问题,通过优化黏结剂种类、脱脂工艺和烧结温度等关键参数可以提高制件的密度和力学性能。同时采用真空烧结、热压、热等静压等热处理工艺能够进一步消除材料内部缺陷,提高刀具整体性能。

冷喷涂技术在增材修复中的应用现状与展望

摘要: 冷喷涂作为一种固态材料沉积技术,近年来成为增材制造和再制造领域热点研究和应用方向。文章介绍了冷喷涂技术的原理,总结了其主要工艺参数及对沉积层性能的影响规律,重点探讨了冷喷涂技术在航空装备、舰船装备及陆运装备领域局部损伤零部件修复方面的应用现状,围绕丰富粉末材料体系、提升沉积层性能、开发专用辅助装备以及建立健全标准体系等方面阐述了冷喷涂技术的发展前景和挑战,期待为丰富轨道交通装备的制造及修复技术手段提供有益借鉴。

压气机叶片高性能切削加工技术研究进展

摘要:新一代高推重比航空发动机对压气机叶片的抗疲劳制造技术提出了更高要求。切削加工作为叶片减材制造的重要手段,在保证叶片几何精度的同时直接影响叶片表面完整性。大量研究表明叶片表面完整性与其疲劳性能紧密相关。当前叶片的主要金属材料为轻质高强的钛合金和高温合金,但由于钛合金和高温合金是典型的受力热影响显著的材料,加之切削加工过程中存在十分复杂的力-热能场,其耦合作用对叶片表面完整性的影响十分巨大。因此,为探明压气机叶片高性能切削加工技术的发展方向,首先分析了压气机叶片型面的发展历程和切削加工叶片疲劳失效的原因;其次,分别针对光滑表面叶片和仿生表面叶片对高性能切削加工技术的国内外研究现状进行了调研和梳理;最后,总结了叶片高性能切削加工中存在的问题,并对压气机叶片高性能切削加工研究的未来发展趋势进行了展望。为实现面向抗疲劳性能优化的航空发动机压气机叶片切削加工提供了一定的发展趋势参考。

我国电加工机床行业的发展与装备应用趋势

摘要:电加工机床是工业母机的重要组成部分,其技术及装备的发展与应用对我国制造业发展发挥积极的重要作用。基于2024 年度我国电加工机床行业重点企业的统计数据,分析了我国电加工机床行业的发展和装备应用情况, 重点介绍了2024 年电加工机床行业的总体经营情况和出口情况;通过近四年的分季度销售情况对比,分析了2024 年的市场变化与特点;通过各类电加工机床的销售量和销售额占比解析了市场需求,并展望了发展趋势。