大气压冷等离子体射流表面微加工技术研究进展

摘要:随着柔性电子、微机电系统以及集成电路的快速发展,材料表面微加工需求日益迫切。现有湿法工艺及基于半导体的表面微加工技术在加工效率和环保等方面存在诸多局限。大气压冷等离子体射流表面微加工技术具有绿色环保、成本低廉、温度低、纯干法、无机械接触、活性强等优点,可以实现材料表面局域改性、图形化刻蚀以及功能薄膜沉积等,在表面微加工方面应用潜力巨大,但是对大气压冷等离子体射流表面微加工的研究进展尚缺乏系统综述。总结和分析大气压冷等离子体射流产生方式及常用电极结构形式;重点阐述大气压冷等离子体射流材料表面微加工技术的研究现状;探讨等离子体射流表面微加工技术目前还存在的主要问题,并指出其未来发展方向,以期增进对大气压冷等离子体射流表面微加工新方法和新技术的认识,提升大气压冷等离子体射流在柔性电子、微机电系统以及集成电路等先进制造领域的应用水平。

基于智能制造的焊接材料新特征

摘要:制造业是国民经济的主要支柱,是工业提质增效转型升级的主力军。当前世界制造业正在向智能制造转变,各工业强国纷纷投入新工业革命的竞争当中,美国提出了“ 美国先进制造业国家战略计划” ,德国提出了“ 工业4.0计划” ,日本提出了“ 智能制造系统” ,国内在实施制造强国战略方面也提出了促进制造业创新发展,明确智能制造的主攻方向,助推智能制造一体化向高端化迈进的长远规划。焊接技术是制造业不可或缺的重要手段,智能焊接技术更是智能制造的重要主攻方向,已成为促进产业优化与提升“ 智造” 水平的关键因素。基于智能制造大背景下,不断涌现出新型的智能焊接技术,但其发展始终需要以焊接材料作为支撑,尤其是在智能制造背景下,焊接材料的研制面临着新的需求和挑战,只有不断提升焊接材料品质,赋予焊接材料新的特征,才能实现智能制造下优质高效焊接技术的不断发展和应用。面向全球智能制造发展浪潮,本文讨论了智能制造背景下焊接自动化与智能化的发展现状,梳理了焊接场景与焊接材料的匹配关系,归纳了新一代焊接材料应具备的特质,提出了焊材质量评价的新要素,总结了新时代浪潮下焊材制造技术所面临的新挑战,并对未来焊接材料的发展提出展望。

火电领域激光熔覆金属防护涂层的研究与应用进展

摘要:激光熔覆技术已经成为现代制造业中提高零部件表面性能的重要手段,特别是在电站设备修复和再制造方面显示出了其独特的优势。本文综述了不同类型的激光熔覆工艺以及其在提高材料耐磨性、耐腐蚀性等方面的研究与应用,包括激光熔覆技术在火电站领域应用的最新进展,以及在超临界/ 超超临界电站的应用进展;详述了哈氏合金、镍基合金等材料在激光熔覆过程中表现出的优异性能,包括陶瓷颗粒增强、元素成分选择以及工艺参数优化等。此外,还探讨了激光熔覆技术面临的挑战和未来发展方向,包括工艺参数的优化、涂层新材料的制备、提高熔覆效率和涂层质量的新技术。通过激光熔覆技术能够有效地提高发电设备的耐用性和可靠性,尤其是在超临界/ 超超临界条件下的高温高压环境中。未来激光熔覆技术的发展挑战主要集中在工艺参数的进一步优化、新型涂层材料的研发、提升熔覆效率和涂层质量的新技术开发。解决这些挑战将有效提高发电设备在高温高压环境中的耐用性和可靠性,为该领域的可持续发展提供重要支持。

金属增材制造的前沿技术创新与应用

摘要:回顾了2024年金属增材制造的最新研究进展与热点应用,涵盖了新材料开发与应用、制造工艺的新突破、自动化与智能化的提升、软件开发的新进展、重点行业的最新应用以及行业标准与政策新动态等方面。随着新型金属合金材料的不断出现,金属增材制造在航空航天、汽车、医疗等行业得到了广泛应用。制造工艺的创新和智能化技术的结合显著提升了生产效率和质量控制。尽管面临材料成本高、生产效率低等挑战,金属增材制造在技术、标准和市场的不断发展中展现出广阔的前景,尤其在智能制造、绿色制造和个性化定制领域具有巨大潜力,未来有望实现更广泛的应用。

面向光学元件磨削加工的机器人力控系统研究

摘要:随着自由曲面光学元件加工需求日益增长,能短周期高柔性智能化成线的超精密磨削、抛光设备及工艺成为光学元件批量生产的关键。传统超精密磨削机床设计周期长、制造及投入成本高,难以满足中小批量定制的多样化市场应用。基于大工作空间、低成本且智能化、柔性化的六轴工业机器人,提出了机器人主动柔顺力控磨削方法,探究机器人力控磨削作业的运动控制,研究力控法兰特性从而掌握力控控制策略;基于力控磨削工艺实验求解建立稳定磨削力模型,实现通过控制力控期望力来实现机器人恒定磨削深度,粗磨阶段有效提升工件面形质量,相较于机器人无力控磨削,机器人力控磨削峰谷值(peak-to-valley,PV)提升了57.8%,均方根值(root mean square, RMS)提升了63.5%。

植物油基切削液的改性方法与切削性能研究进展

摘要:植物油基切削液作为一种环境友好型润滑剂,凭借其较强的生物降解性和低毒性,在金属加工领域展现出显著的应用潜力。与传统矿物油基切削液相比,植物油基切削液在绿色制造和可持续加工中的应用具有重要意义。然而,单一植物油基切削液对加工性能的改善程度有限,尤其是在复杂的加工条件下,其性能可能不满足实际需求,且其作用机理研究相对欠缺,难以为清洁切削提供更为精准的理论支持。为了解决上述问题,首先梳理了植物油基切削液(包括分类、分子结构及其物理化学性质)的基础特性,揭示了这些因素如何影响其润滑性、抗氧化性及冷却能力。然后,对多油混合、化学改性、功能添加剂及纳米增强等改性方法进行系统综述。重点针对金属切削中植物油基切削液对切削力、切削温度、表面质量及刀具磨损等方面的影响进行阐述,揭示了热力载荷优化、刀具磨损降低的内在机理。最后,展望了植物油基切削液未来的研究方向,并为其在绿色制造、可持续加工中的广泛应用提供理论支持和技术指导。

高速滚动轴承打滑动力学理论和试验研究进展

摘要:打滑及其引发的打滑损伤是高速滚动轴承长期存在的问题,系统梳理了滚动轴承打滑动力学理论模型和打滑测试方法的研究进展,归纳了圆柱滚子轴承和角接触球轴承打滑特性的影响因素,总结了关键参数对轴承打滑特性的影响机理,并阐述了轴承打滑的部分预防措施,提出了高速滚动轴承打滑特性需要进一步完善和深入的研究方向为建立适用的轴承打滑简化预测方法,采用热弹流润滑模型计算牵引系数,考虑轴承腔内的润滑油分布和轴承温度场建立热流固耦合动力学模型,开发适用于主机设备的轴承打滑率实时监测装置。

基于改进扩展随机树算法的焊缝巡检机器人路径规划

摘要:【目的】旨在研究机器人焊缝巡检自动化路径规划方法及优化机理。【方法】通过理论分析与模拟试验相结合的方法,以RRT*算法为基础,探究基于目标导向的人工势场平滑对RRT*路径规划平滑性和收敛效率的路径规划优化性能的影响,并通过机理推导、模拟试验和方法对比等方法,引入概率值和人工势场优化随机树的扩张方向,根据机器人运动学模型对路径进行修正,通过垂距限值法对路径进行去冗余点处理,最后通过5 次B 样条法对路径进行平滑处理。【结果】结果表明,与目标导向RRT,RRT*及APF-RRT*相比,SPFG-RRT*算法能够使路径满足机器人转向约束及曲率约束,具有更短的路径长度、更高的路径规划效率和更少的拐点,快速扩展随机树算法得到了优化提升。【结论】因此,SPFG-RRT*算法提升了路径规划速度和准确性,能够满足焊缝巡检机器人路径规划需求。

电弧增材制造装备系统与应用的发展现状

摘要:电弧增材制造技术作为一种低能耗、可持续的绿色制造技术,极为适合大型复杂构件的低成本、高效制造。然而,复杂结构和高性能构件的制造需求对电弧增材制造装备系统提出了很大的挑战。目前,电弧增材制造装备系统的成形精度、质量以及稳定性限制了其进一步发展和应用。阐述电弧增材制造的技术原理,从机构自由度、成形精度和质量、成形效率以及热输入控制等方面总结了电弧增材制造装备系统的发展现状,并结合电弧增材制造技术在工业制造领域的应用实例探讨其广阔的应用前景,最后展望该领域未来的发展方向。通过对装备系统与应用进展的阶段性总结,旨在促进电弧增材制造的进一步工业化应用。

低温共烧陶瓷的增材制造技术综述

摘要:低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC)具有优异的介电性能、热稳定性和多功能集成能力,在5G/6G 通信、毫米波雷达、卫星载荷、系统级封装等领域得到广泛应用。然而,传统工艺存在两方面显著局限:一是受成型方式制约,难以实现曲面多层基板的高精度制造;二是工艺流程复杂且对批次规模依赖性强,难以满足单件、小批基板的快速验证需求。增材制造基于逐层堆叠、按需沉积的独特技术路径,为突破上述瓶颈提供了创新性解决方案。文中系统综述了LTCC 增材制造所涉及的材料制备、成型工艺方面的研究动态,分析了当前存在的关键问题,并展望了未来发展方向。