激光沉積成形
關注創建者：杜磊 創建時間：2017-01-12
激光沉積成形的實例教程
張寶武，張超超，劉若男，王道檔，沈小燕，余桂英
［摘要］目的：探究基片對激光會聚原子沉積的影響。方法：根據光學勢阱中原子運動的軌跡方程，對會聚場的光學勢阱、原子運動軌跡和沉積條紋等進行了仿真實驗。結果：衍射式光學勢阱使原子軌跡提前會聚，進而與傾斜角一起對沉積條紋的質量參數產生了影響。在正傾時，隨著｜ｘ０｜的增大，條紋半高寬增大，條紋峰值減小；在負傾斜時，隨著｜ｘ０｜的增大，條紋半高寬保持不變，條紋峰值增大；同時隨著｜ｘ０｜的增大，沉積條紋的峰值位置相對于波節的偏移量趨向單調增大。在非衍射條件下，偏移量增大４ｎｍ；在衍射條件下，偏移量增大１５ｎｍ。結論：由于衍射的存在，不管基片表面正傾斜還是負傾斜，基片表面上方沿著ｚ方向都會存在一個直邊衍射式的光學勢阱。
［關鍵詞］計量；激光會聚；光學勢能；衍射；傾斜度
展開 應用
激光金屬沉積適用于各種應用：
近凈成形制造
使用該過程從頭開始累加生成復雜零件。也稱為金屬3D打印或自由形式制造。這種生產零件的方式提供了高水平的設計自由度，并且消除了復雜的CNC編程或耗時的鑄造。此外，甚至可以使用多個Additec材料進料器在單個組件內混合不同的材料/合金。
激光熔覆
涂有保護層的現有組件。由于基體金屬稀釋度低，我們的工藝非常適合它，允許更薄的涂層有效保護基體金屬。包覆工藝通常用于石油和天然氣行業，但也越來越多地被其他行業采用。
功能增加/混合制造
當集成到銑床或制造工藝鏈中時，我們的沉積工藝可用于為組件添加特征，否則這些特征將需要不利的大庫存或難以作為單件鑄造。
部件維修
完全替換高價值組件可能成本高且效率低。激光金屬沉積引入了一種可靠地重建部件磨損區域的方法，并且失真最小。
材料：
Additec沉積系統可以加工各種各樣的材料，通常可以使用任何可焊接的金屬。 然而，當處理室沒有惰化時，存在一些限制。 例如，鋁和鈦有利于惰性處理室。 然而，通過在開放的大氣壓條件下使用高反應性材料的線料原料比使用粉末的危險性小得多，并且通過使用可從Additec獲得的大型保護氣體擴散器可以獲得成功的結果。
來源：南極熊3D打印
展開 2018年10月10日，南極熊獲悉，澳大利亞和印度的研究人員開發了一種新的理論模型，可成功預測激光增材制造的殘余應力和臨界沉積高度。
該模型由印度理工學院的Ramesh Singh教授團隊與莫納什大學的Wenyi Yan教授共同開發，研究了熱機械行為和通過直接能量沉積技術（如激光熔覆）進行的冶金轉化。
激光熔覆廣泛用于汽車和航空航天工業中零件和結構部件的維護，修理和大修，因為它改善了材料特性。
“定向能量沉積方法在航空航天部件，模具、模具的維修和再制造方面具有巨大的潛力，這些部件和模具因循環熱機械加載而受到損壞，”Singh解釋說。 “但是，沉積層中存在拉伸殘余應力會降低部件的疲勞壽命。在這項協同工作中開發的完全耦合的熱機械和冶金模型已用于確定臨界沉積高度，以確保壓縮殘余應力。 沉積層可持續修復。“
△用Neutron和X射線衍射測量有限元模型預測殘余應力的比較。圖片來源：澳大利亞核科學技術組織（ANSTO）
他們的工作在“Scientific Reports journal”上在線發表。在該論文中，研究人員報告說，通過其金屬熱機械模型預測的激光熔覆鋼橫截面上殘余應力的變化表明存在臨界沉積高度。
沉積的臨界高度對應于層厚度，當沉積時，層厚度將使沉積層和基板中的有益壓縮殘余應力最大化。
低于臨界高度的沉積將在界面處產生有害的拉伸殘余應力，而高于臨界高度的沉積將導致過度稀釋。
研究還發現，在沉積的臨界高度，凝固速率最小。
Kowari殘余應力衍射儀用于測量H13鋼樣品中的宏觀殘余應力，該樣品是用釩含量高的坩堝顆粒冶金鋼粉激光包覆的。
Kowari殘余應力的三維測量是高度準確和非破壞性的。
“一個模型只有它的驗證一樣好。
展開 德國Fraunhofer 激光技術研究所正在開發基于金屬絲激光沉積的創新技術（wire-based laser metal deposition，LMD-W）。在Formnext 2018展會期間，Fraunhofer 展示了這一技術。
Fraunhofer 在Formnext展臺中展示的LMD-W技術
可制造市場上廣泛使用的焊絲
LMD-W 技術最初是為提升部件的耐磨性而開發的。金屬絲材在被激光熔化之后，層層沉積到部件表面。Fraunhofer 還開發了CAD / CAM軟件，用于控制材料的逐層構建過程。
LMD-W 技術的特點是，材料在完全熔化后被分層沉積到部件表面，通過適當的CAM 支持和多軸過程控制，材料能夠被構建在現有的組件上。Fraunhofer表示該技術的材料利用率可達100%。
基于LMD-W 技術的增材制造設備采用模塊化設計，可以經濟高效的集成到企業的現有生產線中。其激光打印頭適用于常見的激光光學系統，因此不需要復雜的定制光束引導系統。內置傳感器可以檢測到運行過程中出現的典型錯誤，因此這些錯誤能夠在加工過程中得到分析，設備的控制系統針對錯誤進行補償。
LMD-W 設備采用橫向送絲方式，金屬絲與光軸成20度角。打印絲材包括多種鋼，以及鎳基和鈦基合金絲材。Fraunhofer 正在研究幾種其他合金絲材的適用性。
3D科學谷了解到，LMD-W 技術所使用的金屬絲材為市場上廣泛可用的絲材，填充焊絲、實芯焊絲和專用于激光沉積的絲材都可應用于該技術，這將降低制造成本。
LMD-W 技術在工業中的應用包括：
刀具維護 - 在制造中，刀具會受到磨損、粘附，并承受可能導致損壞的應力。
展開 
激光沉積成形的相關專題、標簽、搜索
激光沉積成形的最新內容
張寶武，張超超，劉若男，王道檔，沈小燕，余桂英
［摘要］目的：探究基片對激光會聚原子沉積的影響。方法：根據光學勢阱中原子運動的軌跡方程，對會聚場的光學勢阱、原子運動軌跡和沉積條紋等進行了仿真實驗。結果：衍射式光學勢阱使原子軌跡提前會聚，進而與傾斜角一起對沉積條紋的質量參數產生了影響。在正傾時，隨著｜ｘ０｜的增大，條紋半高寬增大，條紋峰值減小；在負傾斜時，隨著｜ｘ０｜的增大，條紋半高寬保持不變，
[圖片]
摘要
目前，在車身熱沖壓成型領域，三維五軸激光切割機床的技術應用已經相當成熟。隨著熱沖壓成型技術的日趨成熟，以及汽車制造商對熱沖壓零件供應商壓低報價
努力是成功的基礎，信息是成功的助力，分享技術干貨，交流技術難題；傳播有態度的新聞，
有能量的信息。 讓更多人了解汽車行業的細節
自1984年首個熱成形零件應用到車身上開始，隨著熱成形技術和汽車行業的不斷發展，其應用范圍也越
來越廣泛。
最初，熱成形零件只應用在車門防撞梁上，
然后擴展到車身的A柱和B柱等位置，進一步應用于整車各承力關鍵部位的零件
。
熱成形零件占車身質量比例也從最初的
2019年1月，南極熊報道了美國金屬3D打印設備廠商Additec推出的桌面級金屬3D打印機μprinter，下面南極熊對該公司的激光金屬沉積（LMD）技術做一個更加詳細的介紹。
工藝概述：
激光金屬沉積（LMD）是一種焊接工藝，將材料引入由高功率激光產生的熔池中焊接成型，LMD屬于定向能量沉積（DED）工藝的范圍。通常，引入的填充材料是粉末，通過圍繞激光束的錐形環噴嘴注入。 添加的材料形成焊縫
搭接率、掃描速度、溫度場
選區激光熔化成形技術（SelectiveLaser Melting，簡稱SLM）是近十幾年才發展起來的新型快速成形（RapidPrototyping）技術。該技術能直接制造形狀復雜、機械性能良好、高精度、致密度近100%的金屬零件
德國Fraunhofer 激光技術研究所正在開發基于金屬絲激光沉積的創新技術（wire-based laser metal deposition，LMD-W）。在Formnext 2018展會期間，Fraunhofer 展示了這一技術。
Fraunhofer 在Formnext展臺中展示的LMD-W技術
可制造市場上廣泛使用的焊絲
LMD-W 技術最初是為提升部件的耐磨性而開發的
2018年10月10日，南極熊獲悉，澳大利亞和印度的研究人員開發了一種新的理論模型，可成功預測激光增材制造的殘余應力和臨界沉積高度。
該模型由印度理工學院的Ramesh Singh教授團隊與莫納什大學的Wenyi Yan教授共同開發，研究了熱機械行為和通過直接能量沉積技術（如激光熔覆）進行的冶金轉化。
激光熔覆廣泛用于汽車和航空航天工業中零件和結構部件的維護
表1為激光選區熔化成形、激光直接沉積成形、鍛造、鑄造TC4鈦合金的力學性能比較。
表1 激光增材制造鈦合金與鍛造、鑄造鈦合金的力學性能比較
綜上所述，激光選取熔化工藝突破了傳統的去除加工思路，有效解決了傳統加工工藝不可達部位的加工問題，尤其適合傳統工藝如鍛造、鑄造、焊接等工藝無法制造的內部有異形復雜結構的零件制造。
激光沖擊成形數值模擬
