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铝合金熔丝增材制造表面平整度研究

汇报人:

2024-01-29

2023

REPORTING

引言

铝合金熔丝增材制造技术概述

表面平整度影响因素分析

表面平整度测量与评价方法

提高表面平整度的优化措施探讨

总结与展望

目录

CATALOGUE

2023

PART

01

引言

2023

REPORTING

铝合金在航空航天、汽车、轨道交通等领域广泛应用,其表面平整度对产品质量和性能具有重要影响。

熔丝增材制造是一种逐层堆积的制造技术,具有快速、灵活、节省材料等优点,但表面平整度难以控制。

研究铝合金熔丝增材制造表面平整度的影响因素和控制方法,对于提高产品质量、降低成本、推动增材制造技术发展具有重要意义。

国内外学者在铝合金熔丝增材制造表面平整度方面开展了大量研究,主要集中在工艺参数优化、熔丝材料改进、后处理工艺等方面。

工艺参数优化方面,通过调整送丝速度、焊接速度、电流电压等参数,可以改善熔池形态和凝固过程,从而提高表面平整度。

熔丝材料改进方面,通过添加合金元素或稀土元素,可以改善铝合金的流动性、润湿性和凝固特性,进而提高表面平整度。

后处理工艺方面,采用机械打磨、激光抛光等方法可以对增材制造后的铝合金表面进行加工处理,进一步提高表面平整度。

未来发展趋势方面,随着增材制造技术的不断发展和应用需求的不断提高,铝合金熔丝增材制造表面平整度的研究将更加深入和广泛。同时,随着新材料、新工艺的不断涌现,铝合金熔丝增材制造表面平整度的控制方法将更加多样化和智能化。

PART

02

铝合金熔丝增材制造技术概述

2023

REPORTING

包括三维模型建立、切片处理、路径规划等步骤。

前处理

增材制造过程

后处理

通过送丝机构、熔覆系统等设备,逐层堆积铝合金熔丝。

包括去除支撑结构、表面处理等步骤,以获得满足要求的零件。

03

02

01

用于制造轻量化、高强度的航空航天零部件。

用于制造复杂形状的汽车零部件,提高生产效率。

用于快速制造模具,缩短产品开发周期。

如建筑、艺术、医疗等领域也有广泛应用。

航空航天领域

汽车制造领域

模具制造领域

其他领域

PART

03

表面平整度影响因素分析

2023

REPORTING

不同牌号的铝合金具有不同的物理和化学性质,如熔点、热导率、粘度等,这些性质直接影响熔丝的形成和堆积过程,从而影响表面平整度。

原材料的形态(如丝材的直径、形状等)对熔丝堆积过程中的热传导、熔池流动等行为产生影响,进而影响表面平整度。

原材料形态

铝合金成分

激光功率和扫描速度

激光功率和扫描速度是影响熔丝增材制造过程中熔池温度和冷却速度的关键因素,它们直接影响熔丝的形貌和堆积质量,从而影响表面平整度。

送丝速度和送丝角度

送丝速度和送丝角度影响熔丝在堆积过程中的排列方式和紧密程度,不合理的送丝参数会导致熔丝堆积疏松或过于紧密,从而影响表面平整度。

设备定位精度直接影响熔丝堆积位置的准确性,定位误差会导致熔丝堆积偏离预定轨迹,从而影响表面平整度。

设备定位精度

设备在增材制造过程中的运动稳定性对熔丝堆积的连续性和均匀性有重要影响,运动不稳定会导致熔丝堆积出现断裂、错位等问题,从而影响表面平整度。

设备运动稳定性

PART

04

表面平整度测量与评价方法

2023

REPORTING

利用触针式轮廓仪等设备,通过接触表面获取表面形貌数据,进而计算平整度参数。

接触式测量

采用光学、激光等无接触测量技术,如激光共聚焦显微镜、白光干涉仪等,获取表面三维形貌数据。

非接触式测量

利用数字图像处理技术,对采集到的表面图像进行处理和分析,提取平整度特征参数。

图像处理技术

表示表面轮廓的算术平均偏差,用于评定表面粗糙度。

轮廓算术平均偏差Ra

在取样长度内,五个最大的轮廓峰高的平均值与五个最大的轮廓谷深的平均值之和,用于评定表面的微观不平度。

微观不平度十点高度Rz

表面波纹度是介于宏观形状误差与微观表面粗糙度之间的周期性形状误差,用于评定表面的宏观形貌。

表面波纹度W

结合上述多个指标,对表面平整度进行综合评价。

表面平整度综合评价指标

案例一

某铝合金熔丝增材制造零件表面平整度测量与评价。通过采用接触式和非接触式测量方法,获取表面形貌数据,并计算各项平整度指标。根据评价标准,对该零件的表面平整度进行综合评价,分析其影响因素并提出改进措施。

案例二

不同工艺参数对铝合金熔丝增材制造表面平整度的影响研究。通过改变工艺参数,如送丝速度、熔敷速度、保护气体流量等,制备不同试样,并测量其表面平整度。分析工艺参数对表面平整度的影响规律,为优化工艺参数提供指导。

案例三

铝合金熔丝增材制造表面平整度与力学性能关系研究。通过制备具有不同表面平整度的试样,并进行力学性能测试,分析表面平整度对力学性能的影响机制。为铝合金熔丝增材

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