先進(jìn)成形與智能技術(shù) 課件 第6章 特種加工及增材制造技術(shù)

6.1電化學(xué)加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.1電化學(xué)加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造電化學(xué)加工種類電化學(xué)加工是指基于電化學(xué)作用原理去除材料(陽極溶解)或增加材料(陰極沉積)的加工技術(shù)。電化學(xué)加工分類利用電化學(xué)陽極溶解來加工利用電化學(xué)陰極沉積來加工利用電化學(xué)加工和其他加工相結(jié)合的電化學(xué)復(fù)合加工工藝6.1.1電解加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1.電解加工基本原理和規(guī)律特性：去除材料、非接觸加工工作原理：陽極的金屬工件在電解液中溶解，去除材料，實(shí)現(xiàn)成形選用電解加工的原則：難切削材料；相對(duì)復(fù)雜形狀的零件；批量大的零件電解加工成形原理圖－+－+電流工具工件6.1.1電解加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1.電解加工基本原理和規(guī)律電解加工過程指定工藝條件陽極金屬溶解工具向工件進(jìn)給達(dá)到加工需求電解加工時(shí)，工件接直流電源的正極，工具接電源的負(fù)極。加工開始時(shí)，陰極與陽極距離較近的地方通過的電流密度較大，電解液的流速也較高，陽極溶解速度也就較快。由于工件不斷進(jìn)給，使工件表面不斷被電解，電解產(chǎn)物不斷被電解液沖走，直至工件表面形成與陰極工作面相似而相反的形狀為止。電解加工示意圖1—直流電源2—工具陰極3—工件陽極4—電解液泵5—電解液6.1.1電解加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1.電解加工基本原理和規(guī)律電解加工電極反應(yīng)陰極反應(yīng)

陽極反應(yīng)

6.1.1電解加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1.電解加工基本原理和規(guī)律電解加工的基本規(guī)律法拉第定律電流效率η法拉第第一定律法拉第第二定律電極的兩相界面處發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)質(zhì)量與通過其界面上的電量成正比電極上溶解或析出1mol當(dāng)量任何物質(zhì)所需的電量是一樣的，與該物質(zhì)的本性無關(guān)表征實(shí)際溶解（或沉積）金屬所占的耗電量對(duì)通過總電量的有效利用率

6.1.1電解加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2.電解加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)基本設(shè)備機(jī)床（主體）電解加工中常用的直流電源包括硅整流電源和晶閘管整流電流等，某些情況可用脈沖電流電解液系統(tǒng)的主要組成部件有泵、電解液槽、過濾裝置、管道和閥等，功能包括供液、凈化、三廢處理。基本設(shè)備在電解加工機(jī)床上要安裝夾具、工件和陰極工具，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電源（核心）電解液系統(tǒng)6.1.1電解加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2.電解加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)加工范圍廣材料去除率高加工表面質(zhì)量好不存在機(jī)械切削力加工精度不夠高加工型面、型腔的陰極設(shè)計(jì)制造的工作量大設(shè)備投資大處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染6.1.1電解加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3.電解加工的應(yīng)用槍、炮管膛線電解加工葉片加工電解拋光標(biāo)題數(shù)字等都可以通過點(diǎn)擊和重新輸入進(jìn)行更改。添加標(biāo)題型孔加工和型腔加工6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造電沉積加工：是陰極沉積材料的加工工藝，與電解加工相反，是金屬正離子在電場的作用下運(yùn)動(dòng)到陰極，并得到電子在陰極沉積下來的過程。分類電鍍加工電鑄加工復(fù)合鍍加工涂鍍加工6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造1.電沉積金屬質(zhì)量的計(jì)算考慮到陰極電流效率，即通過陰極的電流實(shí)際只有一部分用于沉積金屬，電沉積金屬的質(zhì)量應(yīng)表示為

電流效率是評(píng)價(jià)電沉積液性能的重要參數(shù)，提高電流效率可以加快鍍層的沉積速度。

6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2.電沉積加工的基本原理利用電化學(xué)原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其他金屬或合金。陽極：鍍層金屬陰極：待鍍工件電鍍液：含鍍層金屬陽離子的溶液（1）電鍍原理6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造在直流電源作用下，陽極上的金屬原子交出電子成為正金屬離子進(jìn)入電鑄液，并進(jìn)一步在陰極上獲得電子成為金屬原子而沉積鍍覆在陰極原模表面，陽極金屬源源不斷地成為金屬離子補(bǔ)充進(jìn)入電鑄液，保持質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本不變，陰極原模上電鑄層逐漸加厚，當(dāng)達(dá)到預(yù)定厚度時(shí)即可去除，設(shè)法與原模分離，即可獲得與原模型面凹凸相反的電鑄件。電鑄加工原理圖1—電鑄槽2—陽極3—直流電源4—電鑄層5—原模（陰極）6—攪拌器7—電鑄液8—過濾器9—泵10—加熱器2.電沉積加工的基本原理（2）電鑄原理6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造復(fù)合鍍的基本原理與電鍍相似。只是其在金屬工件表面鍍復(fù)金屬鎳或鈷的同時(shí)，將磨料作為鍍層的一部分也一起鍍到工件表面上，故稱為復(fù)合鍍。2.電沉積加工的基本原理（3）復(fù)合鍍原理6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造涂鍍又稱刷鍍或無槽電鍍，是在金屬工件表面局部快速電化學(xué)沉積金屬的技術(shù)。涂鍍加工原理圖1—工件2—鍍液3—電源4—鍍筆5—脫脂棉套6—容器轉(zhuǎn)動(dòng)的工件1接直流電源3的負(fù)極，正極與鍍筆相接，鍍筆端部的不溶性石墨電極用外包尼龍布的脫脂棉套5包住鍍液2飽蘸在脫脂棉中或另再澆注，多余的鍍液流回容器6。鍍液中的金屬正離子在電場作用下在陰極表面獲得電子而沉積涂鍍在陰極表面，從而獲得性能良好的沉積層。2.電沉積加工的基本原理（4）特殊形式電沉積加工原理(涂鍍)6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造噴射電沉積又稱射流電沉積，屬于電沉積新技術(shù)之一，它是一種局部高速電沉積技術(shù)，由于其具有非常特殊的流場及電場，因此在傳質(zhì)速率、擴(kuò)散層厚度、極限電流密度等方面與常規(guī)電沉積具有很大的差異，可以認(rèn)為是電沉積技術(shù)中的一種特種技術(shù)。

電沉積時(shí)，一定流量和壓力的電解液從陽極噴嘴垂直噴射到陰極表面，使得電沉積反應(yīng)在噴射流與陰極表面沖擊的區(qū)域發(fā)生。電解液的沖擊不僅對(duì)鍍層進(jìn)行了機(jī)械活化，同時(shí)還有效地減少了擴(kuò)散層的厚度，改善了電沉積過程，使鍍層組織致密，晶粒細(xì)化，性能提高。2.電沉積加工的基本原理（4）特殊形式電沉積加工原理（噴射電沉積）6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3.電沉積加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)電鍍設(shè)備鍍前處理處理中鍍后處理磨、拋光機(jī)、刷光機(jī)、噴砂機(jī)、滾光機(jī)、各類固定槽各類固定槽、滾鍍槽、掛具、吊籃等磨、拋光機(jī)、各類固定槽（1）電沉積加工的基本設(shè)備1）電鍍設(shè)備6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3.電沉積加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)（1）電沉積加工的基本設(shè)備2）電鑄設(shè)備電鍍設(shè)備電鑄槽直流電源攪拌和循環(huán)過濾系統(tǒng)由鉛板、由鉛板、橡膠或塑料等耐腐蝕的材料作為襯里，小型的可用陶瓷、玻璃或搪瓷容器。和電解、電鍍電源類似，電壓3~20V可調(diào)，電流和功率能滿足15~30A/dm2即可，一般常用硅整流或晶閘管直流電源。減少濃差極化，加大電流密度，提高電鑄質(zhì)量。過濾器的作用是除去溶液中的固體雜質(zhì)微粒，常用玻璃棉、丙綸絲、泡沫塑料或?yàn)V紙芯筒等過濾材料。加熱和冷卻裝置電鑄的時(shí)間較長，為了使電鑄液保持溫度基本不變，需有加熱冷卻和恒溫控制裝置。常用蒸汽或電熱加溫，用吹風(fēng)或自來水冷卻。6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3.電沉積加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)（1）電沉積加工的基本設(shè)備3）涂鍍設(shè)備涂鍍設(shè)備：包括電源、鍍筆、鍍液及泵等。電源：涂鍍所用直流電源與電解、電鍍、電解磨削等所用的相似，電壓在3~30V無級(jí)可調(diào)，電流30~100A視所需功率而定。鍍筆：鍍筆由手柄和陽極兩部分組成。陽極采用不溶性的石墨塊制成，防止陽極與工件直接接觸短路和濾除陽極上脫落下來的石墨微粒，在石墨塊外面需包上一層脫脂棉和一層耐磨的滌棉套。鍍液：涂鍍用的鍍液，根據(jù)所鍍金屬和用途不同有很多種，比槽鍍用的鍍液有更高的離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)，由金屬絡(luò)合物水溶液及少量添加劑組成。鍍液中還包括電凈液和活化液等，以便鍍表面進(jìn)行預(yù)處理。6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造3.電沉積加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)（2）電沉積加工的工藝特點(diǎn)電鍍工藝特點(diǎn)形成金屬光澤，具有良好的美觀效果提高物品的耐腐蝕性、使用壽命和穩(wěn)定性大規(guī)模、連續(xù)、自動(dòng)地制造產(chǎn)品，從而提高了制造效率和降低了生產(chǎn)成本電鑄工藝特點(diǎn)準(zhǔn)確、精密地復(fù)制復(fù)雜型面和細(xì)微紋路獲得尺寸精度高、表面粗糙度小的復(fù)制品，同一原模生產(chǎn)的電鑄件一致性好可把復(fù)雜零件的內(nèi)表面復(fù)制為外表面，外表面復(fù)制為內(nèi)表面復(fù)合鍍工藝特點(diǎn)設(shè)備投資少，操作簡單，原材料利用率較高同一基質(zhì)金屬可以鑲嵌多種性質(zhì)各異的固體顆粒，適用范圍要較廣可以按需在零部件表面上獲得一定厚度鍍層復(fù)合鍍層對(duì)基體材料本身的物理機(jī)械性能的影響很小涂鍍工藝特點(diǎn)不需鍍槽，可局部表面進(jìn)行涂鍍，操作簡單，靈活性強(qiáng)涂鍍液、涂鍍的金屬種類多，易實(shí)現(xiàn)復(fù)合鍍層鍍層與基體的結(jié)合力牢固，涂鍍速度快，厚薄可控需手工操作，工作量大，難批量生產(chǎn)6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造4.電沉積加工的應(yīng)用電鑄加工的應(yīng)用復(fù)制精細(xì)的表面輪廓，如唱片等復(fù)制注塑用的模具、電火花型腔加工用的電極工具制造復(fù)雜、高精度的空心和薄壁零件，如波導(dǎo)管等制造表面粗糙度標(biāo)準(zhǔn)樣塊、表盤等特殊零件涂鍍加工的應(yīng)用修補(bǔ)表面被磨損的零件，如軸類零件的磨損修補(bǔ)補(bǔ)救尺寸超差的零件修補(bǔ)表面劃傷、空洞、銹蝕等缺陷，例如機(jī)床導(dǎo)軌的修補(bǔ)大型、復(fù)雜工件表面的局部鍍金屬，或非金屬零件的金屬化復(fù)合鍍加工的應(yīng)用金剛石套料刀具及小孔加工刀具，如牙科鉆可制造錐角較大近似平面的刀具，如制造電鍍金剛石氣門鉸刀可制造金剛石小鋸片，切割建筑材料電鍍加工的應(yīng)用加入鍍層金屬提高零件的性能，如鋼鐵基體表面防腐蝕的鍍鋅層等應(yīng)用于零件再制造修復(fù)過程，如發(fā)動(dòng)機(jī)中的磨損連桿電鍍銅來修復(fù)6.1.2電沉積加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造課后習(xí)題簡述電化學(xué)加工的原理和種類。電解加工中，何謂電流效率？噴射電沉積和傳統(tǒng)電沉積有何區(qū)別？THANKS6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2高能束流加工概述電子束加工激光加工離子束加工高能束流加工是一種利用高能粒子束（如電子束、離子束）或高能光束（如激光束）對(duì)材料進(jìn)行加工的技術(shù)該技術(shù)通過高能束流與材料的相互作用，在微觀層面改變材料的組織結(jié)構(gòu)和性能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料形狀、尺寸及表面性能等的精確控制在真空中利用加速聚焦的電子束高速?zèng)_擊工件表面，通過熱效應(yīng)或輻射效應(yīng)實(shí)現(xiàn)特定工藝目的的技術(shù)。通過光熱效應(yīng)引發(fā)高溫熔融及沖擊波共同作用的綜合加工過程。利用高速離子束實(shí)現(xiàn)材料表面的精確去除、改性或處理的加工技術(shù)。6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.1電子束加工1.電子束加工的基本原理能量密度大小注入時(shí)間不同的加工目的1-電子槍2-聚焦系統(tǒng)3-電子束4-工件5-電源及控制系統(tǒng)6-真空系統(tǒng)在真空條件下，電子束通過電子槍加速、聚焦后，以極高的速度沖擊到工件表面的微小部位，導(dǎo)致材料局部熔化或蒸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的加工。6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.1電子束加工2.電子束加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)束斑極小能量密度高工件變形小生產(chǎn)率高可控性好無污染成本高1-工作臺(tái)系統(tǒng)2-偏轉(zhuǎn)線圈3-電磁透鏡4-光闌5-加速陽極6-控制柵極7-發(fā)射電子的陰極8-光學(xué)觀察系統(tǒng)9-帶窗真空室門10-工件6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.1電子束加工3.電子束加工的應(yīng)用加工的應(yīng)用高速打孔熱處理電子束光刻6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.2激光加工1.激光加工的基本原理激光加工是一種重要的高能束流加工方法，利用光熱效應(yīng)產(chǎn)生的高溫熔融和沖擊波進(jìn)行加工。1-電源2-激光器3-透鏡4-平面鏡5-聚焦鏡6-工件7-機(jī)械系統(tǒng)6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.2激光加工2.激光加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)基本設(shè)備包括激光器電源光學(xué)系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)常用的激光器按激活介質(zhì)種類固體激光器氣體激光器工藝特點(diǎn)適應(yīng)性強(qiáng)加工效率高加工質(zhì)量好綜合效益高6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.1激光加工3.激光加工的應(yīng)用激光加工的應(yīng)用極其廣泛在打孔、切割、焊接以表面淬火、沖擊強(qiáng)化、表面合金化、表面融覆等表面處理的眾多加工領(lǐng)域都得到了成功的應(yīng)用激光打孔激光切割激光切割以其切割范圍廣、切割速度高、切縫質(zhì)量好、熱影響區(qū)小、加工柔性大等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，是激光加工技術(shù)中最為成熟的技術(shù)之一是最早達(dá)到實(shí)用化的激光加工技術(shù)，也是激光加工的主要領(lǐng)域之一，利用激光幾乎可在任何材料上打微型小孔激光焊接用激光作為熱源對(duì)材料進(jìn)行加熱，使材料熔化而連接6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.3離子束加工1.離子束加工的基本原理在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)過加速聚焦，利用產(chǎn)生高能離子束流射到材料表面，使材料發(fā)生變形、破壞、分離，從而實(shí)現(xiàn)加工。離子束加工的物理基礎(chǔ)是離子束射到材料表面時(shí)所發(fā)生的撞擊效應(yīng)、濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。a）離子刻蝕b）濺射沉積c）離子鍍d）離子注入6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.3離子束加工2.離子束加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)離子束加工裝置與電子束加工裝置類似，也包括離子源、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源等部分。主要的不同部分是離子源系統(tǒng)。離子源用以產(chǎn)生離子束流。使原子電離的辦法是把要電離的氣態(tài)原子注入電離室，經(jīng)高頻放電、電弧放電、等離子體放電或電子轟擊，使氣態(tài)原子電離為等離子體。用一個(gè)相對(duì)于等離子體具有負(fù)電位的電極，就可從等離子體中引出正離子束流。根據(jù)離子束產(chǎn)生方式和用途的不同，離子源有很多形式，常用的有考夫曼型離子源和雙等離子體型離子源。6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.3離子束加工2.離子束加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)考夫曼型離子源示意圖雙等離子體型離子源示意圖1-真空抽氣口2-燈絲3-惰性氣體注入口4-電磁線圈5-離子束流6-工件7-陰極8-引出電極9-陽極10-電離室1-加工室2-離子槍3-陰極4-中間電極5-電磁鐵6-陽極7-控制電極8-引出電極9-離子束10-靜電透鏡11-工件6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.3離子束加工2.離子束加工的設(shè)備及工藝特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)尺寸精度高污染少加工應(yīng)力小成本較高加工效率底應(yīng)用范圍有一定限制6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.2.3離子束加工3.離子束加工的應(yīng)用加工的應(yīng)用刻蝕加工鍍膜加工離子注入加工離子刻蝕是從工件上去除材料，是一個(gè)撞擊濺射過程。離子鍍膜加工有濺射沉積和離子鍍兩種。離子注入是向工件表面直接注入離子，它不受熱力學(xué)限制，可以注入任何離子，且注入量可以精確控制。6.2高能束流加工戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造課后習(xí)題1、試述激光加工的能量轉(zhuǎn)化過程，以及它是如何從電能轉(zhuǎn)化為光能又轉(zhuǎn)化為熱能來加工材料的。2、電子束加工和離子束加工在原理上有何異同？3、離子束、激光束三者相比，在工藝和應(yīng)用范圍上各有何特點(diǎn)？THANKS6.3增材制造技術(shù)技術(shù)概述與核心工藝解析戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.3.增材制造技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.3.1增材制造技術(shù)概述減材制造車、銑、刨、磨等鍛造、鍛壓、注塑等等材制造激光粉末床熔融等增材制造銑削激光增材鍛壓6.3.增材制造技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.3.1增材制造技術(shù)概述等材/減材工藝增材制造過程受限于刀具/模具，復(fù)雜形狀小批量定制困難增材制造——適用于復(fù)雜形狀、小批量定制絲材液材片材粉材6.3.增材制造技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.3.1增材制造技術(shù)概述增材制造依據(jù)三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign,CAD）模型數(shù)據(jù)，通過數(shù)字驅(qū)動(dòng)逐層堆積的方式將粉材、絲材、液材和片材等各種形態(tài)的材料成形為三維實(shí)體。6.3.增材制造技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.3.1增材制造技術(shù)概述1.增材制造技術(shù)的內(nèi)涵增材制造具有數(shù)字化、智能化的特征，其工作階段分為數(shù)據(jù)處理過程和疊層制作過程。對(duì)三維CAD模型進(jìn)行平面或曲面分層“切片”處理，將三維CAD數(shù)據(jù)分解為若干二維數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理過程依據(jù)分層的二維數(shù)據(jù)，采用某種工藝制作與數(shù)據(jù)分層厚度相同的薄片實(shí)體，將每層薄片疊加起來，構(gòu)成三維實(shí)體，從而實(shí)現(xiàn)從二維薄片到三維實(shí)體的成形。疊層制作過程6.3.增材制造技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2.增材制造技術(shù)的發(fā)展6.3.1增材制造技術(shù)概述技術(shù)設(shè)備出現(xiàn)021986年：美國工程師赫爾（CharlesW.Hull）發(fā)明了光固化成形技術(shù)，獲得專利。1989年-德克薩斯大學(xué)的卡爾·德克（CarlDeckard）-激光選區(qū)燒結(jié)1989年-斯科特·克拉姆普（ScottCrump）-熔融沉積成形（1992年，Stratasys公司獲得專利）赫爾的光固化工作原理示意圖CharlesW.Hull概念雛形初現(xiàn)0120世紀(jì)80年代，起源于日本、美國等國016.3.增材制造技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造2.增材制造技術(shù)的發(fā)展6.3.1增材制造技術(shù)概述快速發(fā)展階段2000年代開始，在航空航天、醫(yī)療等制造領(lǐng)域開始應(yīng)用金屬增材制造技術(shù)開始興起并快速發(fā)展增材制造不再僅限于快速原型制造，而是逐漸用于小批量生產(chǎn)和定制化生產(chǎn)036.3.增材制造技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.3.1增材制造技術(shù)概述3.增材制造技術(shù)的典型工藝工藝類型工藝說明主要工藝技術(shù)名稱粉末床熔融（PowderBedFusion）熱能選擇性地熔化/燒結(jié)粉末床區(qū)域的增材制造工藝激光粉末床熔融（LPBF）；激光粉末床燒結(jié)（LPBS）；電子束粉末床熔融（EBPBF)定向能量沉積(Directed

EnergyDeposition)聚焦熱能將材料同步熔化沉積的增材制造工藝激光近凈成形（LENS)，亦稱激光立體成型(LSF)；電子束熔絲沉積（EBDM)；電弧熔絲增材制造（WAAM）立體光固化（VATPhotopolymerization）光致聚合作用選擇性地固化液態(tài)光敏聚合物的增材制造工藝光固化成形（SLA）粘接劑噴射（BinderJetting）選擇性噴射沉積液態(tài)粘結(jié)劑粘結(jié)粉末材料的增材制造工藝三維立體打印（3DP)材料擠出（MaterialExtrusion）通過噴嘴或孔口擠出材料的增材制造工藝熔融沉積成形（FDM）材料噴射（MaterialJetting）微滴形式的材料按需噴射沉積的增材制造工藝材料噴射成形（PJ）薄材疊層（SheetLamination）薄層材料逐層粘結(jié)以形成實(shí)物的增材制造工藝層壓物體制造（LOM）、超聲波增材制造(UAM）6.3.增材制造技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.3.2金屬材料增材制造技術(shù)1~2.粉末床熔融增材制造技術(shù)鋪粉熔化/燒結(jié)特定區(qū)域工作臺(tái)下降一層成形構(gòu)件激光束電子束6.3.增材制造技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.3.2金屬材料增材制造技術(shù)3.激光近凈成形技術(shù)激光近凈成形技術(shù)原理圖原理：把粉末狀或絲狀金屬材料同步地送進(jìn)激光輻照在基材上形成的移動(dòng)熔池中，把所送進(jìn)的金屬材料以冶金結(jié)合的方式添加到基材上6.3.增材制造技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.3.2金屬材料增材制造技術(shù)4.電弧增材制造技術(shù)電弧增材制造技術(shù)原理示意圖原理：利用逐層熔覆原理，采用熔化極惰性氣體保護(hù)、電弧為熱源，通過熔化金屬絲材，根據(jù)三維數(shù)字模型由線—面—體逐漸成形出金屬實(shí)體構(gòu)件戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊(duì)-重型高端裝備制造6.3.2金屬材料增材制造技術(shù)其他金屬材料增材