Благодаря широкому применению цифрового дизайна и технологий производства разработка продукта на основе модели САПР стала основной моделью в авиационной промышленности, где модель САПР и заготовка материала, которые обычно основаны на деталях, получают путем удаления материала или деформации Модель САПР. Геометрия была составной частью. Хотя эта модель сыграла огромную роль в продвижении прогресса в области авиационного производства, годы промышленной практики также показали, что это очень трудоемкая и технически сложная работа, особенно для Разработка компонентов титанового сплава, требующих высокой производительности, сложной структуры и широко используемых в авиационной промышленности.
В ответ на эту ситуацию существует революционная технология цифрового производства - технология лазерного ускоренного прототипирования. Эта технология нарушает традиционное удаление материалов или деформацию модели производства, использование «дискретного + накопления» присадочных идей производства на этапе CAD-модели Завершение производства компонентов имеет значительные преимущества, такие как отсутствие плесени, неограниченная сложность геометрии, короткий цикл обработки, низкая стоимость изготовления, высокая гибкость и отличная общая производительность и т. Д. Технология быстро стала авангардом авиационной сверхдержавы с момента появления 90-х годов Разработка передовой технологии производства.
В качестве авиационной электростанции Соединенные Штаты ведут разработку этой передовой технологии производства и реализуют научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки лазерного быстрого прототипирования и изготовления конструкционных деталей из титанового сплава для самолетов. В настоящее время технология лазерного ускоренного прототипирования стала крупномасштабным титаном Сплав структурных частей основной технологии производства.
В F / A-18E, F22 и F35 и других современных истребителях с использованием этой технологии производится большое количество титанового сплава, нержавеющей стали и других материалов, тонкостенных конструкционных деталей, сложных ребер жесткости и полостных структур. Пекинский университет аэронавтики и астронавтики профессор Ван Хуаминг Исследовательская группа прорвала лазерное быстрое прототипирование больших и сложных компонентов, таких как титановый сплав, сверхпрочная сталь и другие материалы, и успешно выполнила инженерные приложения.
Команда профессора Ван выиграла первую премию Национальной изобретательности технологии 3D Laser Rapid Prototyping Technology, а исследовательская команда профессора Хуан Вэйдун из Северо-Западного политехнического университета провела большую исследовательскую работу по теории, технологии и применению технологии лазерного ускоренного прототипирования. В настоящее время, Технология лазерного ускоренного прототипирования способна производить основной подшипник авиационных компонентов, большая часть проекционной области достигла 12 м2, а использование материалов - более 70%.
Лазерные технологии быстрого прототипирования, ключевые шаги и преимущества
В принципе, лазерное быстрое прототипирование разрушает традиционную технологическую идею «удаления материала или деформации» и использует принцип «добавки» для формирования детали, которая использует лазер с концентрацией энергии, простым управлением и низкой стоимостью промышленной энергии Преимущества точного управления и контроля скорости лазерного света для достижения тонкого накопления и обработки материалов для быстрого создания сложных металлических компонентов высокой плотности.
Основной процесс и основные этапы лазерного ускоренного прототипирования заключаются в следующем: во-первых, модель САПР детали нарезана, модель частичной сетки разделяется на серию данных 2D-контура, аналогичных изображениям в градациях серого в соответствии с определенной толщиной, а затем генерируются данные контура Может управлять движением лазерного привода с ЧПУ для управления лазером от нижнего к верхнему слою путем нанесения слоя осаждения металлическим порошком и, наконец, получить организацию плотных высокопроизводительных деталей «с близкой сеткой» для полного процесса производства лазерного ускоренного прототипирования, показанного на рисунке 1 ,
Рисунок 1 Процесс лазерного быстрого созревания
Для решения проблемы проблемы сингулярности в классических алгоритмах, нацеленной на проблему резки модели САПР в лазерном ускоренном прототипировании, Лю Хуай и др. Предложен быстрый алгоритм пересечения на основе краев силуэта. Согласно геометрической информации треугольных пятен в модели STL, Толщина, настройка матрицы группировки и уменьшение числа пересечений и обхода треугольных граней путем построения локальных динамических топологических отношений между треугольными гранями.
Метод основан на классическом алгоритме алгоритма пересечения компьютерной графики, а быстрое генерирование изображений на всех уровнях достигается за счет оптимизации количества обходов треугольников. В общем, алгоритмы разбиения моделей САПР и генерации драйверов на основе данных контура относительно зрелые, Процесс лазерной плакировки связан с сложными физическими, химическими, механическими и металлургическими проблемами, что представляет собой сложную проблему, которая ограничивает разработку и применение технологии лазерного ускоренного прототипирования.
Статус исследования и статус заявки
Механизм формирования внутренней организации и дефектов
Процесс лазерного ускоренного прототипирования можно описать как:
Непрерывная подача в зону лазерной оболочки плавления металлического порошка, то есть под действием лазерного луча, подложки или предыдущего слоя локального слоя плавки, и смешивается с расплавом сплава;
◆ поток расплавленного металла в бассейне до тех пор, пока температура в бассейне не будет устойчивой, а состав сплава расплава имеет тенденцию быть однородным;
◆ По мере изменения контура расплав в движущемся бассейне быстро затвердевает.
Вышеупомянутый процесс имеет место в небольшом, короткоживущем жидком пуле, который представляет собой очень сложный неравновесный кратковременный процесс физической металлургии. Взаимодействие между лазером, металлическим порошком и расплавленным пулом показано на рис.2.
Рисунок 2: интерактивная диаграмма процесса с использованием лазерной, порошковой ванны
Чэнь Цзин и др. Использовали высокоскоростную фотографию для наблюдения за образованием и эволюцией жидкого пула во время лазерного ускоренного прототипирования в реальном времени. Чжан Фэнгинг и др. Изучали механизм образования дефектов при лазерном ускоренном прототипировании титановых сплавов. Дефекты пор главным образом зависели от объемной плотности , Плохая плотность сплава и лазерная плотность, отношение lap-lap и одноступенчатое перемещение по оси Z. Из-за разнообразия процесса лазерного ускоренного прототипирования чрезвычайно сложно, внутренняя структура внутренних компонентов и механизм формирования внутренних дефектов и другие ключевые проблемы Трудности. Пекинский университет аэронавтики и аэронавтики и астронавтики Институт исследований и исследований «Шеньян» добился значительных успехов в этой области, нарушая деформацию деталей, предотвращая растрескивание и внутренние проблемы контроля качества.
Моделирование и моделирование процесса формирования
Чтобы получить стабильные и высококачественные компоненты, точно поймите правила формирования внутренней структуры и внутренних дефектов во время лазерного быстрого прототипирования, все больше внимания уделяется симуляции и оптимизации параметров процесса формования и процесса формирования.
Jia Wenpeng и др. Моделировали образование расплавленного пула и эволюцию формы свободного интерфейса и процесс осаждения оболочки методом конечных элементов жизни и смерти и имитировали захват частиц сварочным пулом и отражение порошка за счет температуры поверхности и потери импульса частиц порошка LAGRANGIAN для отслеживания частиц порошка.
Основываясь на ANSYS, Ма Лян и др. Установили параметрическую модель конечных элементов температурного поля и поля напряжений процесса лазерного формования с использованием технологии вторичного развития. Поле термических напряжений в процессе лазерного формования было смоделировано с использованием мобильного источника тепла и технологии жизнедеятельности и времени жизни. На основе расчета закона эволюции температурного поля выявлены причины полей тепловых нагрузок, таких как пластическая зона сжатия, зона растяжения пластика и зона разгрузки.
Ввиду технологических характеристик лазерного быстрого прототипирования Тан Хуа и др. Изучили замкнутую систему управления на основе принципа мониторинга в реальном времени для настройки параметров процесса для получения высокопроизводительных и высококачественных компонентов и обсудили дальнейшую разработку системы контроля и управления замкнутым контуром ,
Состояние приложения лазерного быстрого прототипирования
В качестве преобразующей технологии технология лазерного ускоренного прототипирования в основном предназначена для деталей, которые пользуются большим спросом, сложны и сложны в обработке или удалении материала, а две фитинги из титанового сплава американских самолетов F-22 показаны на рисунке 3 , Используя технологию лазерного ускоренного прототипирования, общая производительность, чем традиционные методы обработки, значительно улучшилась, а затраты на производство сократились на 20-40%, производственный цикл также сократился на 80%.
Рисунок 3. Детали прототипирования титанового сплава с быстрым прототипом F-22
Пекинский университет аэронавтики и астронавтики и Китайской группы авиационной промышленности была создана в авиационной лазерной компании, лазер быстрого прототипирования индустриализация технологии результатов исследования. Проект в мире впервые пробили лазера процесс формирования самолета из титанового сплава большой общий основной несущей конструкции, механические свойства Контроль и разработка комплектов оборудования и технических стандартов успешно проводились в Китае по многим видам авиационных инженерных приложений. Рисунок 4 впервые публично демонстрируется с использованием технологии лазерного ускоренного прототипирования для производства крупных деталей из титанового сплава.
После многолетних углубленных исследований профессор Хуан Вэйдун из Северо-Западного политехнического университета также добился выдающихся достижений в области технологии лазерного ускоренного прототипирования. Крупные детали из титанового сплава, изготовленные по технологии лазерного ускоренного прототипирования, показанные на фиг.5, являются основными несущими элементами типа машины.
Анализ применения вертолетного производства
● быстрое изготовление подвижных частей
Вертолетная система подъема вертолета Основные двигательные кости, хвостовые роторные кубики и автоматическое наклонение (в совокупности называемые «движущимися частями») являются основной технологией производства вертолетов. Мобильные части как основные несущие детали, сложная структура, плохая рабочая обстановка, Высокая усталостная прочность и большинство материалов, таких как титановый сплав ТБ6 и высокотемпературные сплавы, трудно обрабатывать материалы. При использовании технологии лазерного ускоренного прототипирования он обладает значительными или лучшими общими механическими свойствами.
Кроме того, лазерное ускоренное прототипирование имеет преимущества бесформенной, неограниченной геометрической сложности, короткого цикла производства и высокого использования материала, особенно подходящего для конструктивных изменений движущихся частей. Поэтому технология лазерного ускоренного прототипирования для производства вертолетов Из движущихся частей для улучшения динамических механических свойств компонентов, снижения производственных затрат и сокращения цикла разработки имеет большое значение.
● Быстрый ремонт движущихся частей
Вертолет подвижный элемент имеет важное значение для принимающего элемента, получая центробежную силу проводящих лезвий Wielding момент, шимми момент и т.д. Таким образом, подвижный элемент является наиболее вероятным, чтобы носить член вертолета. Дорогостоящий подвижный элемент, дефекты возникают сразу или Дефект, только общая замена, может привести к сотням тысяч, даже миллионам потерь.
Быстрое прототипирование - это поэтапное производство присадок, поэтому только дефектные детали как особая подложка, геометрическая реконструкция дефектного участка, реконструкция геометрии расслоения срезов и, наконец, использование технологии лазерного быстрого прототипирования могут быстро восстанавливаться Части Поскольку управляемость энергии лазера во времени и пространстве и плотность мощности намного выше, чем у других промышленных источников энергии, можно свести к минимуму отрицательное влияние процесса ремонта на отремонтированные детали.
Кроме того, поскольку процесс лазерного ускоренного прототипирования может синхронно контролировать состав и структуру сплава, присущие ему свойства могут быть восстановлены путем контроля состава ремонтной зоны и организации ремонтной зоны и тела компонента, что позволяет экономить огромное экономическое и временное Потеря, но и улучшить использование ресурсов в соответствии с недорогой стратегией устойчивого развития.
Заключение и перспективы
Вертолетная отрасль переживает быстрые изменения в качестве важной части авиационной промышленности, и нет постоянного и постоянного решения, чтобы сделать отрасль более крупной и сильной. Только благодаря постоянному укреплению исследований и разработок может следовать тенденция развития Мощный лес. Технология лазерного ускоренного прототипирования принесла большие технические преимущества, что приведет к развитию передовых технологий производства. Вертолетная компания по производству вертолетов, занимающихся производством вертолетов, является воплощением производственных мощностей, исходя из стоимости, эффективности, качества, использования Технология лазерного ускоренного прототипирования для перемещения производства и ремонта компонентов с большими техническими и экономическими преимуществами, поскольку будущее развитие технологии изготовления движущихся частей является приоритетным.