微铸锻铣复合超短流程制造

传统机械制造业一直采用铸造-锻造-焊接-热处理-铣削多工序分步加工模式，流程长、成本高、污染重。《微铸锻铣复合超短流程制造》系统介绍微铸锻铣复合制造技术的原理、工艺、组织性能调控、质量检测与控制及应用。《微铸锻铣复合超短流程制造》共8章。第1章介绍微铸锻铣复合制造的特点、原理、分类、发展历程等；第2章介绍微铸锻铣复合制造工艺所涉及的基本理论，包括传热传质过程、快速凝固过程、路径规划、塑性成形过程以及复合过程等；第3章介绍各类典型材料微铸锻铣复合制造工艺及组织性能；第4章介绍微铸锻复合制造多尺度数值模拟；第5章探讨提高成形精度的具体方法和措施；第6章介绍微铸锻铣复合制造过程缺陷检测方法和评价体系；第7章介绍微铸锻铣复合制造的智能并行制造控制系统的原理、架构及制造装备；第8章介绍微铸锻铣复合制造技术在船舶海工、模具、航空航天、汽车、核能动力等领域的应用情况。

“21世纪优选制造技术丛书”序
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 金属零件制造技术发展历程 1
1.2 金属增材制造技术发展历程 2
1.2.1 国外金属增材制造技术发展历程 2
1.2.2 国内金属增材制造技术发展历程 4
1.3 金属增材制造技术及其特点 5
1.4 创形创质并行金属复合增材制造技术 7
1.5 金属复合增材制造技术分类及特点 8
1.5.1 基于机械加工的复合增材制造技术 8
1.5.2 基于激光辅助的复合增材制造技术 10
1.5.3 基于喷丸的复合增材制造技术 11
1.5.4 基于轧制的复合增材制造技术 13
1.6 金属微铸锻铣复合超短流程智能制造技术 14
1.6.1 技术背景 14
1.6.2 技术原理 15
1.6.3 技术创新 15
1.6.4 技术优势 16
参考文献 16
第2章 微铸锻铣复合制造理论基础 19
2.1 微铸锻铣复合制造的基本原理 19
2.2 高能束传热传质过程 22
2.2.1 电弧焊热-应力分析模型的发展 22
2.2.2 焊接熔池流体模拟技术 23
2.2.3 电弧传热和传质过程 25
2.3 快速凝固过程 33
2.3.1 快速凝固过程与材料特性 33
2.3.2 快速凝固过程的热力学 34
2.3.3 快速凝固的组织与性能 35
2.4 微铸锻复合制造的平面路径规划 36
2.4.1 分层切片及轨迹规划 36
2.4.2 平行骨架的等距偏移轨迹规划 38
2.5 基于曲面分层的轨迹规划 55
2.5.1 基于柱面或锥面的分层与轨迹规划 58
2.5.2 基于体素距离场的曲面分层与轨迹规划 62
2.6 塑性成形过程 67
2.6.1 轧制结构模型 68
2.6.2 微铸锻铣复合制造中的过程有限元模型 71
2.7 微铸锻铣复合过程 74
2.7.1 无润滑干铣削 74
2.7.2 微铸锻铣复合制造中的铣削过程 79
2.8 后热处理过程 81
2.8.1 后热处理过程对材料组织的控制 82
2.8.2 后热处理过程对材料性能的控制 84
参考文献 89
第3章 微铸锻铣复合制造工艺及组织性能 97
3.1 贝氏体钢微铸锻铣复合制造工艺及组织性能 98
3.1.1 贝氏体钢微铸锻铣复合制造工艺 98
3.1.2 工件微观组织形态 99
3.1.3 工件力学性能 101
3.2 45钢微铸锻铣复合制造工艺及组织性能 102
3.2.1 45钢微铸锻铣复合制造工艺 103
3.2.2 工件微观组织及其演变 104
3.2.3 工件力学性能 105
3.3 AerMet100钢微铸锻铣复合制造工艺及组织性能 107
3.3.1 AerMet100钢微铸锻铣复合制造工艺 107
3.3.2 工件微观组织及其演变 109
3.3.3 工件力学性能与断口 111
3.4 镍基高温合金微铸锻复合制造工艺及组织性能 114
3.4.1 镍基高温合金微铸锻增材成形工艺 115
3.4.2 工件微观组织及其演变 115
3.4.3 工件力学性能 120
3.5 钛合金微铸锻复合制造工艺及组织性能 122
3.5.1 钛合金微铸锻复合制造工艺 122
3.5.2 工件微观组织及其演变 126
3.5.3 工件力学性能与断口 131
3.5.4 工件热处理工艺 139
3.6 铝合金微铸锻复合制造工艺及组织性能 143
3.6.1 铝合金微铸锻复合制造工艺 144
3.6.2 工件微观组织及其演变 148
3.6.3 工件力学性能与断口 152
3.6.4 工件热处理工艺 157
参考文献 158
第4章 微铸锻复合制造多尺度数值模拟 160
4.1 多能场数值模拟 160
4.1.1 多能场模拟基础问题 161
4.1.2 电弧-轧制多能场模拟 162
4.1.3 电弧-电磁多能场模拟 169
4.2 混相流成形过程的计算机模拟 175
4.2.1 熔池流体数学模型 175
4.2.2 电磁-流体耦合和数据传递 183
4.2.3 电弧熔积熔池仿真结果 184
4.3 梯度功能材料零部件多尺度设计 188
4.3.1 双数据驱动的复杂FGM建模 188
4.3.2 双数据模型驱动的复杂FGM轨迹规划 193
4.3.3 数据结构与实现 195
4.4 成形过程的多尺度耦合计算机模拟 196
4.4.1 基本模型与算法 197
4.4.2 电磁-热-应力耦合分析 200
4.5 理想多相材料零件创形创质并行设计 208
4.5.1 创形创质并行制造原理 208
4.5.2 多控制特征FGM模型 209
4.5.3 基于全局约束图的多控制特征FGM建模 211
参考文献 214
第5章 微铸锻铣复合制造精度控制 221
5.1 等离子弧/电弧微铸锻铣复合制造的误差产生原因 221
5.2 微铸锻复合制造CAD/CAM数据处理误差分析 222
5.2.1 模型表面三角网格化引起的零件形状误差 222
5.2.2 分层制造的原理性台阶误差 223
5.2.3 分层切片引起的误差 224
5.3 微铸锻复合制造设备误差分析 230
5.3.1 影响等离子体束扫描精度的因素 230
5.3.2 轧辊轧制阶段误差分析 232
5.4 微铸锻铣复合制造工艺误差分析 232
5.4.1 熔积成形阶段工艺参数对精度的影响 233
5.4.2 等材阶段工艺参数对成形精度的影响 236
5.4.3 减材阶段工艺参数对成形精度的影响 237
参考文献 240
第6章 微铸锻铣复合制造质量检测与控制 242
6.1 常用无损检测技术及原理 242
6.1.1 超声检测 242
6.1.2 涡流检测 245
6.1.3 射线检测 247
6.1.4 激光视觉无损检测 250
6.1.5 红外热成像无损检测 252
6.2 零件质量在线监控系统 253
6.2.1 缺陷在线检测系统总体设计 254
6.2.2 高温环境下缺陷在线检测系统模块设计 255
6.3 工件表面形貌及整体形状尺寸的检测与控制 257
6.3.1 工件表面形貌及整体形状尺寸的检测系统设计 258
6.3.2 工件表面及整体形状尺寸调控技术 259
6.4 微铸锻复合制造过程应力检测与调控 261
6.4.1 应力检测与调控系统 261
6.4.2 激光超声应力检测模块设计 262
6.5 微铸锻铣复合制造设备状态监控与诊断 263
6.5.1 监控数据类型 263
6.5.2 监测系统应用架构设计 265
6.5.3 基于数据库的互联网诊断模块设计 265
参考文献 267
第7章 微铸锻铣复合超短流程绿色智能制造 269
7.1 增材制造过程的智能优化 269
7.1.1 智能优化技术的优势 269
7.1.2 增材制造过程中的智能优化 270
7.2 增材制造过程虚拟现实系统 272
7.3 微铸锻铣复合智能制造系统 274
7.3.1 PDM/PLM/ERP系统 274
7.3.2 柔性智能制造系统 276
7.4 微铸锻铣复合智能制造装备 280
7.4.1 微铸锻铣复合智能制造功能单元 281
7.4.2 微铸锻铣复合智能制造控制系统 282
7.4.3 微铸锻铣复合智能制造装备集成 290
参考文献 295
第8章 微铸锻铣复合制造技术的应用与展望 298
8.1 微铸锻铣复合制造技术的应用 298
8.2 微铸锻铣复合制造技术的展望 303
8.2.1 船舶海工领域 303
8.2.2 模具领域 309
8.2.3 航空航天领域 312
8.2.4 汽车领域 314
8.2.5 核能动力领域 315
8.2.6 其他领域 318
8.3 微铸锻铣喷涂复合控形控性技术 320
参考文献 322