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        基于層壓成形法的新技術(shù)及其應(yīng)用

        2016-12-09 14:04:03
        汽車文摘 2016年2期
        關(guān)鍵詞:層壓砂層電子束

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        基于層壓成形法的新技術(shù)及其應(yīng)用

        刊名:塑性と加工(日)

        刊期:2015年第2期

        作者:安逹充等

        編譯:郝長文

        不使用3D數(shù)據(jù)造型,而直接成形立體選形物的層壓造型法受到廣泛關(guān)注。介紹砂層壓成形法和金屬層壓成形法的特點(diǎn)及其應(yīng)用。

        砂層壓成形法和金屬層壓成形法的制造工序產(chǎn)品如下。

        (1)鋪設(shè)一定厚度的粉末。

        (2)對按照3D數(shù)據(jù)和分層數(shù)據(jù)固化的部位進(jìn)行局部加熱,使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng),粉末固化。

        (3)造型工作臺下降,重復(fù)進(jìn)行。

        (4)清除未固化的粉末,取出制品或中間制品。如此利用砂層壓成形法制造出澆鑄金屬熔液的鑄型,利用金屬層壓成形法制造出最終形狀的金屬制品。

        重點(diǎn)介紹4種層壓造型法:利用砂層壓成形裝置進(jìn)行的激光燒結(jié)層壓成形工藝和噴射層壓成形工藝;利用金屬層壓成形裝置進(jìn)行的電子束層壓成形工藝和激光層壓成形工藝。

        電子束層壓成形法。使用瑞典Arcam公司制造的A2型金屬層壓成形裝置。使用直徑約65μm的鈦合金粉末和鈷合金粉末。層壓成形裝置的成形室(腔)內(nèi)保持真空狀態(tài),重復(fù)操作下列工序,成形最終制品。

        (1)鋪設(shè)一定厚度粉末;

        (2)粉末預(yù)熱;

        (3)按照3D數(shù)據(jù)和分層數(shù)據(jù)進(jìn)行局部熔化;

        (4)造型工作臺降下。

        粉末的熔化工序如下。

        (1)向2500℃熱絲放射的電子通過陽極被加速到1/2光速。

        (2)被加速的電子利用聚集線圈將焦點(diǎn)對準(zhǔn)粉末。

        (3)電子運(yùn)動能被轉(zhuǎn)換為熱能,使粉末熔化。

        粉末預(yù)熱(溫度約973~1173K)的目的是抑制粉末飛散,為順利熔化操作,實(shí)施假燒結(jié),使薄壁制品變形較小。制品造型的尺寸約為200×200×380mm,一次層壓厚度0.05~0.2mm。造型速度平均30~60s時為0.05mm。

        層壓工序結(jié)束后,使用同種粉末噴射未熔解粉末,取出熔化后固化的制品。介紹了電子束層壓成形制品的抗拉強(qiáng)度、金相組織等。

        研究得出以下結(jié)論。

        (1)使用層壓砂壁能夠減少必要的砂型數(shù)量,并可在短時間內(nèi)制作復(fù)雜的砂型,使制造工時大幅減少,并可制作高精度鑄件。

        (2)利用金屬層壓成形法工藝的制品能適當(dāng)選擇制造條件,制品內(nèi)部品質(zhì)優(yōu)良。例如,即使在不進(jìn)行熱處理的狀態(tài)下,其抗拉特性也優(yōu)于之前的方法。

        (3)層壓成形制品是不用加工就可使用的產(chǎn)品。利用電子束層壓成形法的鈦合金制品,經(jīng)過熱處理會使伸長率大幅降低,表面粗糙度大幅改善。利用激光層壓成形法制作的Al-10Si-Mg合金制品,熱處理后強(qiáng)度降低。因此,不一定要進(jìn)行熱處理。

        (4)應(yīng)用金屬層壓成形法不僅需考慮制品形狀、成本,而且需考慮所要制品的力學(xué)性能等。將其與其它工藝方法進(jìn)行比較,綜合研究后做出選擇。

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