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增减材混合制造技术的研究现状与进展

孙海江 邢飞 卞宏友 锁红波 董呈 苗立国

孙海江, 邢飞, 卞宏友, 锁红波, 董呈, 苗立国. 增减材混合制造技术的研究现状与进展[J]. 制造技术与机床, 2022, (12): 15-23. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.003
引用本文: 孙海江, 邢飞, 卞宏友, 锁红波, 董呈, 苗立国. 增减材混合制造技术的研究现状与进展[J]. 制造技术与机床, 2022, (12): 15-23. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.003
SUN Haijiang, XING Fei, BIAN Hongyou, SUO Hongbo, DONG Cheng, MIAO Liguo. Research status and progress of hybrid additive manufacturing technology[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (12): 15-23. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.003
Citation: SUN Haijiang, XING Fei, BIAN Hongyou, SUO Hongbo, DONG Cheng, MIAO Liguo. Research status and progress of hybrid additive manufacturing technology[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (12): 15-23. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.003

增减材混合制造技术的研究现状与进展

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.12.003
基金项目: 国家科技重大专项(2019-VII-0004-0144);辽宁省“兴辽英才计划”项目(XLYC1902022);江苏省科技成果转化专项资金项目(BA2020004)
详细信息
    作者简介:

    孙海江,男,1996年生,硕士研究生,主要研究方向为激光增材方向。E-mail:1354153737@qq.com

    通讯作者:

    邢飞,男,1981年生,博士,教授,博士生导师,主要从事智能制造、高端装备制造方面的研究。E-mail:xingfei@raycham.com

  • 中图分类号: TG66

Research status and progress of hybrid additive manufacturing technology

  • 摘要: 增材制造生产出的复杂零件的尺寸和几何精度以及表面质量由于无法满足直接应用要求,均需二次加工,制约着金属增材制造技术在航天工业等领域进一步发展,而增减材混合制造是突破该技术瓶颈公认的最有效解决方案。首先阐述了增减材混合制造技术原理,从设备集成和工艺研究两方面综述了国内外增减材的研究现状,介绍了增减材混合制造的工艺参数和缺陷检测,指出了增减材混合制造关键技术难点并指出方展方向。

     

  • 图  1  增减材混合制造技术优势[7]

    图  2  形状沉积制造方法[8]

    图  3  增减材复合制造316L不锈钢轮胎模具零件[23]

    图  4  ASHM工艺的实验系统照片

    图  5  不同成形方法制备的 316L 不锈钢试样拉伸性能对比 [33]

    图  6  线材电弧增减材复合工艺图[35]

    图  7  电弧熔丝增减材混合制造零件图[35]

    图  8  WAAM制造的Al5Si横截面试样的OM图像[38]

    图  9  HWAAMS制造的Al5Si横截面样本的OM图像(t = 0.8 mm)[38]

    图  10  增减材混合制造红外检测图[42]

    图  11  ASHM过程检测示意图[43]

    图  12  以增减材混合工艺制造简化轴承座为例

    (a)工艺步骤;(b)相应的功耗[45]

    表  1  国内外增减材制造设备

    国家公司机床型号混合方式主要参数机床外观
    日本MazakINTEGREX i-400AM五轴加工中心集成双Ambit激光头可加工ϕ660 mm和长1 600 mm工件,B轴摆角−30°/120°
    MastuuraLumex avence-25三轴铣削机床混合激光烧结最大成形尺寸250 mm×250 mm,每层铺粉厚度50 μm,尺寸精度达25 μm,主轴转速 45 000 r/min
    SodickOPM 350L高速铣削混合激光烧结最大成形尺寸350 mm×350 mm×360 mm,激光功率1 kW
    德国DMG Mori SeikiLASERTEC 65 3D五轴机床混合激光熔覆最大成形尺寸650 mm×650 mm×560 mm,A轴摆角−120°/120°,C轴可360°旋转
    ELBMill grind铣削磨削混合Ambit激光堆焊主轴转速8 000 r/min,具有0.1 μm的
    XYZ分辨率
    Hamuel Reichenb-acherHYBRID HSTM 1500高速铣削混合直接能量熔融可制造长达1 750 mm工件,精加工主轴转速达16 000 r/min
    HermelMPA40立式铣床混合金属热喷射工艺最大成形尺寸460 mm×550 mm,
    质量达600 kg
    葡萄牙AdiraDirect Laser Processing粉末熔融和直接金属沉积粉床面积为960 mm×960 mm,直接沉积面积为1 500 mm×1 500 mm,打印区域为
    300 mm×300 mm
    美国OptomecLENS 3D HY 20三轴铣床激光混合激光烧结混合成形尺寸500 mm×350 mm×500 mm,可5轴联动,主轴转速30 000 r/min
    中国北京机电院机床有限公司XKR40-Hybrid五轴加工中心混合丝材激光熔覆技术最大成形尺寸ϕ400 mm×500 mm,A轴摆角+10°/−110°,C轴旋转角度为360°
    大连三垒机器制造有限公司SVW80C-3D五轴加工中心混合金属喷粉激光熔融工件最大回转直径1 000 mm,最大承载
    850 kg,A/C轴转动范围±120°/360°
    青海华鼎装备制造有限公司XF1200-3D五轴加工中心混合金属喷粉激光熔融激光功率1 200 W,主轴转速20 000 r/min,B轴摆角+30/−115°,C轴可360°旋转
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  • 收稿日期:  2022-07-28

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