面向金属材料快速制造的特种加工技术.pdf
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1、化纤与纺织技术 第 52 卷 2023 年 4 月 工艺技术45面向金属材料快速制造的特种加工技术*林 凯哈尔滨职业技术学院,黑龙江 哈尔滨 150081摘要:面向金属材料快速制造的特种加工技术是一种新型的制造技术,其主要目的是通过使用先进的数控机床、激光加工、电火花加工等高精度加工设备,对金属材料进行快速、高效、精确的加工。这些加工技术可以大大缩短制造周期,提高制造效率,也可以实现复杂零件的制造和精度控制。文章主要对面向金属材料快速制造的特种加工技术展开论述。关键词:金属材料;快速制造;特种加工技术分类号:TH16快速制造技术是一种将数字模型转换为实际物体的制造方法,它通过使用计算机辅助设计
2、(CAD)软件和计算机辅助制造(CAM)软件,将数字模型转换为物理模型。这种制造方法具有高效、灵活、精度高等优点,已经在许多领域得到了广泛应用,包括航空航天、汽车制造、医疗器械等。面向金属材料的特种加工技术是快速制造技术的一个分支,它主要应用于金属材料的加工和制造1。传统的金属加工方法如铸造、锻造、切削等存在一些局限性,如生产周期长、成本高、精度低等。特种加工技术则通过使用先进的加工设备和材料,可以快速、精确地制造出复杂的金属零件和工件,具有良好的应用前景。特种加工技术可以应用于航空航天、汽车制造、机械制造、医疗器械等领域。例如,在航空航天领域,特种加工技术可以用于制造高强度、轻量化的航空零件
3、;在医疗器械领域,特种加工技术可以用于制造高精度、复杂的医疗器械。因此,特种加工技术的发展对于提高制造业的水平、促进产业升级和经济发展具有重要意义。1 金属材料快速制造技术概述金属材料快速制造技术是一种基于数字化设计,利用激光、电子束等能量源,通过逐层堆叠、熔融或固态连接等方式,直接制造金属零部件的一种新型制造技术。它通过数字化设计、快速成型、快速检测等技术手段,能够快速、高效、精准地制造复杂的金属零部件,具有高度的灵活性和可定制性。根据制造原理和工艺特点,金属材料快速制造技术可以分为以下五类:一是激光熔化成形技术,利用激光束或电子束等高能量源,将金属材料加热至熔点或半固态状态,通过逐层堆叠或
4、扫描成形等方式,直接制造金属零部件;二是电子束成形技术,利用电子束束流,将金属材料加热至熔点或半固态状态,通过逐层堆叠或扫描成形等方式,直接制造金属零部件;三是等离子弧成形技术,利用等离子弧等高温能量源,将金属材料加热至熔点或半固态状态,通过逐层堆叠或扫描成形等方式,直接制造金属零部件;四是金属粉末烧结成形技术,将金属粉末加压成型,然后在高温下进行烧结,使其成为一体化的金属零部件;五是金属粉末喷涂成形技术,将金属粉末通过喷涂技术喷射到基板上,然后在高温下进行烧结,使其成为一体化的金属零部件。2 金属材料快速制造技术的优缺点2.1 优点(1)制造周期短:采用数字化设计和直接制造的方式,可以大幅缩
5、短制造周期,提高制造效率。(2)可定制性强:采用数字化设计和直接制造的方式,可以根据客户需求进行个性化定制,提高产品的附加值。(3)制造精度高:采用高能量源加工的方式,可以实现高精度的制造,提高产品的质量和性能。(4)可降低成本:采用数字化设计和直接制造的方式,可以减少原材料浪费和节约人力资源,降低制造成本。2.2 缺点(1)制造成本高:金属材料快速制造技术需要高文章编号:1672-500X(2023)04-0045-03*基金项目:哈尔滨职业技术学院汽车驾驶安全科技创新团队项目 作者简介:林凯,男,硕士,讲师,研究方向为机械加工、特种加工。工艺技术 2023 年 第 4 期 化纤与纺织技术4
6、6能量源和昂贵的设备,制造成本较高。(2)材料选择有限:金属材料快速制造技术对材料的选择有一定限制,目前只能制造部分金属材料的零部件。(3)制造尺寸有限:目前,金属材料快速制造技术只能制造较小尺寸的零部件,制造大型零部件的技术尚未成熟。(4)制造精度受限:金属材料快速制造技术在制造精度上受到一定的限制,无法满足某些高精度零部件的制造需求。3 传统加工技术的局限性传统金属加工技术包括铣削、车削、钻孔、铸造等,虽然这些技术已经历了几十年甚至上百年的发展,但它们仍然存在一些局限性。其中,最突出的问题包括加工时间长、成本高、精度低等。首先,传统金属加工技术需要进行多道工序,每道工序都需要进行不同的操作
7、,需要经过多次加工才能得到最终的产品。这导致加工时间长,从而增加了成本。其次,传统金属加工技术的成本高。由于需要进行多道工序,每道工序都需要不同的工具和设备,这导致了设备和材料成本的增加。同时,随着加工时间变长,工人的工资成本也增加了。最后,传统金属加工技术的精度低。由于需要进行多道工序,每道工序都会带来一定的误差,这最终会导致产品的精度降低。此外,传统加工技术是手工操作的,工人的技能和经验也会影响产品的精度。随着市场需求的增加,需要更快、更精确、更经济的加工技术。因此,人们需要寻找新的加工技术,以满足市场需求。一些新的技术如激光切割、数控加工、3D 打印等,已经逐渐被广泛采用。这些技术可以减
8、少加工时间,提高精度,并且可以实现更经济的加工过程。4 特种加工技术概述(1)激光熔化沉积技术,该技术是利用高能量密度的激光束将金属粉末熔化并沉积到工件表面,形成所需的形状。该技术具有高精度、高效率、低成本等特点,适用于制造复杂形状的零件。(2)电子束熔化沉积技术,该技术是利用高速电子束将金属粉末熔化并沉积到工件表面,形成所需的形状。该技术具有高精度、高效率、低成本等特点,适用于制造高温、高强度、高耐腐蚀性的零件。(3)选择性激光烧结技术,该技术是利用激光束将金属粉末烧结在一起,形成所需的形状。该技术具有高精度、高效率、低成本等特点,适用于制造小批量、高精度的零件。(4)电化学加工技术,该技术
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