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。

面向工业5.0 的人机协作增材制造

摘要:工业5.0 是一种以价值驱动的新兴制造模式,其中人本智造是核心理念之一。然而,目前人本智造研究主要聚焦于系统层级,针对增材制造等特定工艺应用的研究仍然较少,因此亟需明晰相关科学问题与关键挑战。基于人-信息-物理系统的理论体系,提出了面向工业5.0 的人机协作增材制造参考框架,建立产品-经济-生态三层次模型,并结合增材制造技术的内在特点和功能演进阐释了人机协作增材制造的基本概念。围绕产品开发流程,讨论了关键使能技术,包括万物互联、人工智能、数字孪生、扩展现实、智能材料等。最后,探讨了人机协作增材制造在产品层、经济层、生态层中的典型应用,包括个性化产品设计、交互式制造、面向工艺链的人机协作、众创式设计、分布式制造和节能减排等。该框架旨在研究人机协作增材制造,通过发展人-信息-物理系统理论,首次系统地阐述了其核心概念、关键技术和典型场景,以推动增材制造向人机协作的工业5.0 范式转变,更好地满足用户个性化需求。

智能辊压成形装备(系统)及其应用案例分析

摘要: 辊压成形是一种通过顺序排布的成形模具渐近横向弯曲金属带材和板材的塑性加工工艺。由于其低成本、高效率、柔性化的特点,已成为中国新能源、航空航天、轨道交通等多个领域实现轻量化、节能、减排和安全性提升的重要技术之一。但是,该工艺的工序复杂性和离散性、材料厚向性能的不均匀性、设备信息化和柔性化自动化的低水平等问题,导致了它类似于“黑匣子”,使得产品质量难以预测,调试生产高度依赖人工经验,可成形截面受限,成品率不稳定。为此,本文提出了一种数据驱动的智能辊压成形装备(系统),并介绍了该装备(系统)的技术架构和特点。通过搭建基于人工智能的数据架构,该系统将传统辊压成形中的离散数据进行采集、筛选、集成、储存和分析。同时融合数字孪生、人工智能、轮廓检测技术和多智能体协同控制等来构建可以替代人工经验的自纠偏的生产模式。针对新能源汽车行业,本文给出了利用该系统解决的一个辊压成形的动力电池包结构件的回弹控制案例,并对该系统的发展给出了建议和展望。

基于数字孪生的热处理智能化技术研究进展

摘要: 为减少热处理智能化技术数据孤岛的状态,数字孪生的运用被广泛关注。数字孪生技术是智能化制造领域的先进智能技术,也是解决数据孤岛的重要方法之一。本文介绍了数字孪生技术与基于数字孪生的热处理研究现状。以车间数字孪生框架为基础,从物理车间、虚拟车间、车间服务系统、孪生数据4 个方面介绍数字孪生的研究现状,分析了各部分中存在的主要问题。针对基于数字孪生为基础的热处理技术,结合传统热处理技术与特殊热处理的智能化研究进展,分析数字孪生技术在热处理中的应用与进展。

空化水喷丸表面改性技术研究进展综述

摘要:空化水喷丸是一种利用空化现象产生的巨大能量冲击材料表面,对零件进行强化的表面改性技术。因其对诸多金属材料都具有强化作用,而被广泛应用于改善零件的表面状态,形成残余压应力层,延长零件的疲劳寿命。主要从基本原理、试验设备和研究现状3个方面对水射流空化喷丸(WJCP)、超声空化喷丸(UCP)和激光空化喷丸(LCP)进行了介绍,并从理论和试验等方面总结了不同类型金属材料进行空化水喷丸后其残余压应力、粗糙度和疲劳寿命等方面的变化情况。在上述研究内容的基础上,结合空化水喷丸技术的优势,对空化水喷丸今后的发展方向和应用前景进行了展望。研究表明,空化水喷丸技术作为一种新型的表面强化技术,具有独特的优势和广阔的发展前景。

激光加工技术在模具制造中的应用与展望

摘要:阐述了激光切割、激光焊接、激光表面处理等加工技术在模具制造中的应用现状,通过案例和实践经验,展示了激光加工技术在提高模具制造效率、降低生产成本、改善模具质量等方面的优势和成果,并展望了激光加工技术在模具制造领域的发展方向。

3D打印技术与铸造技术的融合应用与展望

摘要:介绍了3D打印技术与铸造技术融合应用的背景,综述了工业级3D打印与铸造融合配套技术,如SLS技术、SLA技术、3DP和SLM技术的优缺点及应用,浅析了目前工业级3D打印技术和铸造技术融合配套应用的现状。通过研究,进一步明确了3D打印技术与铸造技术融合应用的现实可行性和市场前景,以助于该技术广泛应用于工业生产中,加速个性化创新,促进铸造行业发展,实现制造业转型升级。通过实际应用案例,展现了3D打印技术与铸造技术相融合快速制造复杂零部件的可行性,以及技术共享、技术推广、技术革新的成果。

弹簧成形模具现状及发展方向研究

摘要: 弹簧行业的快速发展对弹簧成形模具的研发提出了更高的要求,针对弹簧成形模具研究基础薄弱且鲜有学者对其进行研究的现状,以弹簧成形模具为研究对象,对其现状及发展方向进行研究。分析弹簧成形过程,指出其成形需多个模具配合完成,同时对成形模具的种类、结构及材料进行归纳; 研究弹簧成形模具在使用过程中面临的问题,进而提出其今后的发展方向。研究结果表明: 不同弹簧成形难以匹配合适的成形模具组合,且在其成形过程中模具易发生失效损伤,模具的设计理论不完善导致其结构存在不合理性; 由此指出弹簧成形模具的发展方向为加强标准化建设及材料的研发,同时需对模具结构进行优化,从而完善弹簧成形模具设计理论体系。

超声加工技术的应用及发展趋势

摘要:主要围绕工业应用需求角度介绍超声加工技术的发展概况、研究现状及未来发展趋势等。超声加工技术是一种面向难加工材料(硬脆材料、复合材料、难加工金属材料等)的特种加工技术,在航空航天、汽车、半导体、3C和医疗等领域存在着广阔的应用前景。超声加工技术可通过超声振动能量实现难加工材料的精密去除。近年来,在国内外众多高校、研究院所和企业的共同努力下,超声加工技术得到了快速发展,实现了在多类难加工材料精密加工场景的大量典型应用。超声加工技术作为先进制造技术中特种加工技术的代表,将为制造业水平的提升提供重要支撑。

金属3D打印数字化制造研究进展

摘要:数字化制造将传统的制造过程转化为数字模型,实现对整个制造流程的智能控制,进而快速生产出满足要求的产品。金属3D打印是一个具有多物理场强耦合作用、过程强时变扰动、内禀关系非线性以及多变量与多目标等特点的复杂物理过程,实现金属3D打印全流程的数字化控制,有望解决当前3D打印零件质量一致性和性能稳定性低的瓶颈问题,推动高质量3D打印技术的发展。本文首先分析了金属3D打印的技术特征和数字化制造的基本内涵,随后从3D打印过程数据在线监测、数字化仿真、物理与信息系统交互3个方面综述了金属3D打印数字化制造的研究进展,最后讨论了数字化制造在金属3D打印领域的未来研究重点,展望了发展前景。