铝合金薄壁件的激光切割热变形机理研究

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激光切割广泛应用于薄壁件切割,而切割温度对加工精度影响较大。针对薄壁类零件激光切割过程中温度场的瞬时变化及被加工件的热弹塑性变形,提出了一种基于傅里叶定律的热损失计算方法,分析了不同热现象对温度场与变形量的影响。结果表明,材料比热容为分析关键因素之一,其变化对温度场影响比例高达13.8%,不可忽略;热传导是影响加工质量的主要热损失方式,其导致温度下降49.58%;而热辐射、热对流对温度场的影响小于0.1℃,当加工精度要求在微米级以下时,热辐射和热对流产生的热变形可忽略不计。
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研究了增减材复合制造加工熔融沉积成型(fused deposition modeling, FDM)薄壁零件的方法。结合增材制造和减材制造,改造传统独立双喷头3D打印机,修改右侧喷头为数控铣刀,在3D打印模型切片时对模型外轮廓进行识别和处理,生成数控加工代码,自动集成到3D打印G代码中,可对薄壁零件进行直接打印,并获得高精度的表面质量。对于薄壁复杂结构塑料零件的加工,通过改造的增减材打印机可以全自动生成复合加工G代码,大大提高了增减材复合制造的效率。
通过遗传算法对增/减材复合加工316L的拉伸性能进行多目标优化。以送粉速率、激光功率和扫描速度为考察因素,以抗拉强度、屈服强度和伸长率为评价指标,利用最小二乘法对正交试验结果建立评价指标回归模型,并结合MATLAB遗传算法工具箱对回归模型进行多目标优化。得到最优的加工工艺匹配为送粉速率7.23 g/min、激光功率600 W、扫描速度600 mm/min,在此条件下抗拉强度为763.981 4 MPa,屈服强度为553.520 4 MPa,伸长率为0.701 540。
随着社会和工业的发展,使用检测人体存在的保护设备来保障从业人员的人身安全得到了广泛的应用。GB/T 29483-2013《机械电气安全检测人体存在的保护设备应用》标准的制定明确了检测人体存在的保护设备的选择方式和相关要求,对提高机械工业的安全水平有重要意义。通过对GB/T 29483-2013标准的主要内容进行解读和分析,以便标准使用者理解标准内容,规范化使用标准,为检测人体存在的保护设备的设计制造和配备选取提供了参考。
疲劳损伤是影响选区激光熔化316L不锈钢服役安全的重要问题,基于经典的非线性超声理论,研究了疲劳加载条件下选区激光熔化316L不锈钢超声检测非线性系数随疲劳周期的变化规律。试验结果表明,当选区激光熔化316L不锈钢产生疲劳损伤后,超声波检测信号中二次谐波幅值明显增大,且超声非线性系数随着疲劳周期的增加呈逐渐增长趋势。因此,采用非线性超声检测方法对选区激光熔化316L不锈钢疲劳损伤进行检测是可行的。
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