针对采用数字化柔性挤压成形工艺所制备铸造用砂型预制体的紧实度分布不均匀,从而影响其整体性能的问题,开展了柔性挤压成形砂型紧实度均匀化方法研究。首先通过工艺试验研究了砂箱内挤压头高度对砂型紧实度分布的影响。在此基础上,针对所开发的砂型数字化柔性挤压成形设备,进行了挤压砂型紧实度均匀化方法研究。通过改进砂型柔性挤压工艺过程,从而达到提高柔性挤压成形砂型成形质量的效果,可为铸造用砂型数字化无模铸造精密成形提供高质量近净成形砂型预制体。

针对碳纤维增强金属基复合材料增材制造过程中,由于纤维与金属基体间的结合强度较差,从而影响复合材料物理性能的问题,开展碳纤维表面改性工艺研究。首先采用高温煅烧的方法,对碳纤维进行表面有机胶膜去除和氧化处理,然后将处理后的碳纤维置入电镀溶液中进行表面镀铜,并采用计算碳纤维质量损失率和SEM观察的方法,对改性处理结果进行对比分析。研究结果表明通过合理调控煅烧温度、煅烧时间、电镀电压,可以有效去除碳纤维表面的有机胶膜,增强纤维表面活性,并在纤维表面形成连续且均匀的铜镀层,为复合材料增材制造过程中碳纤维与金属基体间的有效结合提供研究基础。

针对现有金属件增材制造技术存在设备开发及运行成本高、成形效率低的问题,提出新的低成本且适用于中、低熔点金属材料的增材制造技术——熔融沉积3D打印成形,介绍了该技术原理.采用自主开发的成形设备,开展锌合金熔融沉积3D打印成形工艺试验,研究喷嘴高度、扫描速度和搭接率对成形效果的影响.研究结果表明：金属熔融沉积单道轨迹宽度与高度成反比例关系;当喷嘴高度为25~35mm,扫描速度为8mm/s时,所得的单道轨迹质量较好;当路径搭接率为35%~40%时,沉积单层表面质量较好;采用熔融沉积三维打印工艺所成形锌合金实体的致密度可以达到97%以上;通过提高坩埚加热温度、成形基板温度、退火温度和退火时间,可以显著增强成形件的致密度;采用金属熔融沉积三维打印工艺,可以实现具有复杂形状内流道模具的成形,不仅可以降低加工难度,还可以提高成形...

为测定同步送粉式激光熔覆过程温度场分布情况,需采用ANSYS软件对温度场进行数值模拟计算。建立了同步送粉式激光熔覆过程的数学模型与有限元模型,通过ANSYS软件得到了温度场数值模拟计算结果。针对激光熔覆过程中的拉应力消除与裂纹控制等问题,提出了双面熔覆的预热方法,并通过ANSYS数值模拟的方法确定了最佳翻转时间。通过模拟结果与实验结果对比了双面熔覆方法的优越性。双面熔覆方法可为同步送粉式激光熔覆的预热处理提供了行之有效的方法。

针对现有金属件增材制造技术存在成本高、效率低的问题,提出一种低熔点金属熔融三维直写技术,并适用于汽车、机床等行业中试制金属模具及零部件的小批量、多品种、高效率、直接增材制造。首先介绍金属熔融三维直写技术原理,然后分析直写喷头的结构以及使用过程中的温度分布情况。最后采用有限元模拟和工艺试验相结合的方法,对薄壁金属件的三维直写过程进行研究。研究结果表明金属熔融三维直写喷头使用过程中的温度沿高度呈抛物线分布,且喷头能较好地实现连续导丝和高效熔丝的功能;金属熔融三维直写过程中温度场分布极不均匀,且随着成形高度增加,高温热影响区持续扩大,散热路径加长;在直写过程中,成形件上节点处的循环性温度变化可使得相邻两层间在该节点处实现层间重熔;采用金属熔融三维直写工艺可以实现薄壁金属件的增材制...