目錄
“21世紀先進制造技術叢書”序
序
前言
第1章 緒論 1
1.1 金屬零件制造技術發(fā)展歷程 1
1.2 金屬增材制造技術發(fā)展歷程 2
1.2.1 國外金屬增材制造技術發(fā)展歷程 2
1.2.2 國內(nèi)金屬增材制造技術發(fā)展歷程 4
1.3 金屬增材制造技術及其特點 5
1.4 創(chuàng)形創(chuàng)質(zhì)并行金屬復合增材制造技術 7
1.5 金屬復合增材制造技術分類及特點 8
1.5.1 基于機械加工的復合增材制造技術 8
1.5.2 基于激光輔助的復合增材制造技術 10
1.5.3 基于噴丸的復合增材制造技術 11
1.5.4 基于軋制的復合增材制造技術 13
1.6 金屬微鑄鍛銑復合超短流程智能制造技術 14
1.6.1 技術背景 14
1.6.2 技術原理 15
1.6.3 技術創(chuàng)新 15
1.6.4 技術優(yōu)勢 16
參考文獻 16
第2章 微鑄鍛銑復合制造理論基礎 19
2.1 微鑄鍛銑復合制造的基本原理 19
2.2 高能束傳熱傳質(zhì)過程 22
2.2.1 電弧焊熱-應力分析模型的發(fā)展 22
2.2.2 焊接熔池流體模擬技術 23
2.2.3 電弧傳熱和傳質(zhì)過程 25
2.3 快速凝固過程 33
2.3.1 快速凝固過程與材料特性 33
2.3.2 快速凝固過程的熱力學 34
2.3.3 快速凝固的組織與性能 35
2.4 微鑄鍛復合制造的平面路徑規(guī)劃 36
2.4.1 分層切片及軌跡規(guī)劃 36
2.4.2 平行骨架的等距偏移軌跡規(guī)劃 38
2.5 基于曲面分層的軌跡規(guī)劃 55
2.5.1 基于柱面或錐面的分層與軌跡規(guī)劃 58
2.5.2 基于體素距離場的曲面分層與軌跡規(guī)劃 62
2.6 塑性成形過程 67
2.6.1 軋制結構模型 68
2.6.2 微鑄鍛銑復合制造中的過程有限元模型 71
2.7 微鑄鍛銑復合過程 74
2.7.1 無潤滑干銑削 74
2.7.2 微鑄鍛銑復合制造中的銑削過程 79
2.8 后熱處理過程 81
2.8.1 后熱處理過程對材料組織的控制 82
2.8.2 后熱處理過程對材料性能的控制 84
參考文獻 89
第3章 微鑄鍛銑復合制造工藝及組織性能 97
3.1 貝氏體鋼微鑄鍛銑復合制造工藝及組織性能 98
3.1.1 貝氏體鋼微鑄鍛銑復合制造工藝 98
3.1.2 工件微觀組織形態(tài) 99
3.1.3 工件力學性能 101
3.2 45鋼微鑄鍛銑復合制造工藝及組織性能 102
3.2.1 45鋼微鑄鍛銑復合制造工藝 103
3.2.2 工件微觀組織及其演變 104
3.2.3 工件力學性能 105
3.3 AerMet100鋼微鑄鍛銑復合制造工藝及組織性能 107
3.3.1 AerMet100鋼微鑄鍛銑復合制造工藝 107
3.3.2 工件微觀組織及其演變 109
3.3.3 工件力學性能與斷口 111
3.4 鎳基高溫合金微鑄鍛復合制造工藝及組織性能 114
3.4.1 鎳基高溫合金微鑄鍛增材成形工藝 115
3.4.2 工件微觀組織及其演變 115
3.4.3 工件力學性能 120
3.5 鈦合金微鑄鍛復合制造工藝及組織性能 122
3.5.1 鈦合金微鑄鍛復合制造工藝 122
3.5.2 工件微觀組織及其演變 126
3.5.3 工件力學性能與斷口 131
3.5.4 工件熱處理工藝 139
3.6 鋁合金微鑄鍛復合制造工藝及組織性能 143
3.6.1 鋁合金微鑄鍛復合制造工藝 144
3.6.2 工件微觀組織及其演變 148
3.6.3 工件力學性能與斷口 152
3.6.4 工件熱處理工藝 157
參考文獻 158
第4章 微鑄鍛復合制造多尺度數(shù)值模擬 160
4.1 多能場數(shù)值模擬 160
4.1.1 多能場模擬基礎問題 161
4.1.2 電弧-軋制多能場模擬 162
4.1.3 電弧-電磁多能場模擬 169
4.2 混相流成形過程的計算機模擬 175
4.2.1 熔池流體數(shù)學模型 175
4.2.2 電磁-流體耦合和數(shù)據(jù)傳遞 183
4.2.3 電弧熔積熔池仿真結果 184
4.3 梯度功能材料零部件多尺度設計 188
4.3.1 雙數(shù)據(jù)驅(qū)動的復雜FGM建模 188
4.3.2 雙數(shù)據(jù)模型驅(qū)動的復雜FGM軌跡規(guī)劃 193
4.3.3 數(shù)據(jù)結構與實現(xiàn) 195
4.4 成形過程的多尺度耦合計算機模擬 196
4.4.1 基本模型與算法 197
4.4.2 電磁-熱-應力耦合分析 200
4.5 理想多相材料零件創(chuàng)形創(chuàng)質(zhì)并行設計 208
4.5.1 創(chuàng)形創(chuàng)質(zhì)并行制造原理 208
4.5.2 多控制特征FGM模型 209
4.5.3 基于全局約束圖的多控制特征FGM建模 211
參考文獻 214
第5章 微鑄鍛銑復合制造精度控制 221
5.1 等離子弧/電弧微鑄鍛銑復合制造的誤差產(chǎn)生原因 221
5.2 微鑄鍛復合制造CAD/CAM數(shù)據(jù)處理誤差分析 222
5.2.1 模型表面三角網(wǎng)格化引起的零件形狀誤差 222
5.2.2 分層制造的原理性臺階誤差 223
5.2.3 分層切片引起的誤差 224
5.3 微鑄鍛復合制造設備誤差分析 230
5.3.1 影響等離子體束掃描精度的因素 230
5.3.2 軋輥軋制階段誤差分析 232
5.4 微鑄鍛銑復合制造工藝誤差分析 232
5.4.1 熔積成形階段工藝參數(shù)對精度的影響 233
5.4.2 等材階段工藝參數(shù)對成形精度的影響 236
5.4.3 減材階段工藝參數(shù)對成形精度的影響 237
參考文獻 240
第6章 微鑄鍛銑復合制造質(zhì)量檢測與控制 242
6.1 常用無損檢測技術及原理 242
6.1.1 超聲檢測 242
6.1.2 渦流檢測 245
6.1.3 射線檢測 247
6.1.4 激光視覺無損檢測 250
6.1.5 紅外熱成像無損檢測 252
6.2 零件質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng) 253
6.2.1 缺陷在線檢測系統(tǒng)總體設計 254
6.2.2 高溫環(huán)境下缺陷在線檢測系統(tǒng)模塊設計 255
6.3 工件表面形貌及整體形狀尺寸的檢測與控制 257
6.3.1 工件表面形貌及整體形狀尺寸的檢測系統(tǒng)設計 258
6.3.2 工件表面及整體形狀尺寸調(diào)控技術 259
6.4 微鑄鍛復合制造過程應力檢測與調(diào)控 261
6.4.1 應力檢測與調(diào)控系統(tǒng) 261
6.4.2 激光超聲應力檢測模塊設計 262
6.5 微鑄鍛銑復合制造設備狀態(tài)監(jiān)控與診斷 263
6.5.1 監(jiān)控數(shù)據(jù)類型 263
6.5.2 監(jiān)測系統(tǒng)應用架構設計 265
6.5.3 基于數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)網(wǎng)診斷模塊設計 265
參考文獻 267
第7章 微鑄鍛銑復合超短流程綠色智能制造 269
7.1 增材制造過程的智能優(yōu)化 269
7.1.1 智能優(yōu)化技術的優(yōu)勢 269
7.1.2 增材制造過程中的智能優(yōu)化 270
7.2 增材制造過程虛擬現(xiàn)實系統(tǒng) 272
7.3 微鑄鍛銑復合智能制造系統(tǒng) 274
7.3.1 PDM/PLM/ERP系統(tǒng) 274
7.3.2 柔性智能制造系統(tǒng) 276
7.4 微鑄鍛銑復合智能制造裝備 280
7.4.1 微鑄鍛銑復合智能制造功能單元 281
7.4.2 微鑄鍛銑復合智能制造控制系統(tǒng) 282
7.4.3 微鑄鍛銑復合智能制造裝備集成 290
參考文獻 295
第8章 微鑄鍛銑復合制造技術的應用與展望 298
8.1 微鑄鍛銑復合制造技術的應用 298
8.2 微鑄鍛銑復合制造技術的展望 303
8.2.1 船舶海工領域 303
8.2.2 模具領域 309
8.2.3 航空航天領域 312
8.2.4 汽車領域 314
8.2.5 核能動力領域 315
8.2.6 其他領域 318
8.3 微鑄鍛銑噴涂復合控形控性技術 320
參考文獻 322