增材再制造技術是一種利用增材制造技術對廢舊機電產品進行增材修復的工藝過程，可最大限度地挖掘廢舊零件所蘊含的附加值，是資源再生的高級形式，也是發(fā)展循環(huán)經濟，建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要途徑，更是推進綠色發(fā)展、低碳發(fā)展，促進生態(tài)文明建設的重要載體。本書概述了增材再制造技術的內涵、原理、過程及發(fā)展趨勢，介紹了增材再制造過程中數字化模型的獲取、構建、處理方法，以及增材成形單元的形狀模型和控制模型的構建方法，闡述了電弧熔覆再制造成形、激光電弧復合熔覆成形、磁場激光復合熔覆成形、磁場電弧復合熔覆成形、熔覆與銑削增減材復合成形等增材再制造技術的基本原理、系統(tǒng)組成、成形工藝、組織表征、性能評價及應用實例。
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國家國際科技合作項目，重載裝備的綠色再制造技術與工程，2015DFG51920，280萬，項目負責人
目錄
第1章 概述 1
1.1 增材再制造技術的內涵 2
1.2 增材再制造技術的原理 2
1.3 增材再制造過程 5
1.3.1 數據獲取 5
1.3.2 點云處理 6
1.3.3 反求建模 7
1.3.4 分層處理 8
1.3.5 路徑規(guī)劃 10
1.3.6 增材成形 11
1.4 增材再制造技術發(fā)展趨勢 11
參考文獻 14
第2章 數據獲取與處理 17
2.1 數據獲取 17
2.1.1 數據獲取系統(tǒng) 17
2.1.2 掃描儀的標定 18
2.1.3 機器人手眼關系標定 23
2.1.4 變位機的標定 30
2.1.5 點云數據獲取 33
2.2 數據處理 37
2.2.1 點云降噪處理 37
2.2.2 數據精簡算法 39
2.2.3 區(qū)域合并與分割 41
參考文獻 42
第3章 模型建模與分層 43
3.1 模型建模 43
3.1.1 與標準CAD模型比較 43
3.1.2 曲面模型點云化 43
3.1.3 點云的配準比較 45
3.2 點云模型的分層 49
3.2.1 平面分層 49
3.2.2 曲面分層 53
3.2.3 輪廓提取 57
參考文獻 67
第4章 單元建模與路徑規(guī)劃 68
4.1 焊道形狀的分類 68
4.2 焊道截面模型及驗證 70
4.3 多焊道成形優(yōu)化模型 71
4.4 無約束條件下搭接模型 73
4.4.1 “上凸型”搭接模型 74
4.4.2 “等積型”搭接模型 77
4.4.3 “下凹型”搭接模型 77
4.5 自約束條件下搭接模型 78
4.5.1 “等面積堆積”理論 78
4.5.2 “上凸型”搭接模型 78
4.5.3 “等積型”搭接模型 81
4.5.4 “下凹型”搭接模型 81
4.6 成形路徑規(guī)劃 82
4.6.1 逐行往復成形路徑 82
4.6.2 輪廓收縮成形路徑 83
4.6.3 圓柱面成形路徑 84
4.6.4 成形姿態(tài)計算 85
參考文獻 87
第5章 載能束熔覆成形 88
5.1 概述 88
5.2 成形系統(tǒng) 88
5.3 焊道模型建模 89
5.4 成形路徑規(guī)劃 90
5.4.1 單層路徑規(guī)劃研究 90
5.4.2 多層路徑規(guī)劃研究 93
5.4.3 圓柱面路徑規(guī)劃研究 94
5.5 零件再制造成形 95
第6章 激光-電弧復合熔覆成形 96
6.1 概述 96
6.2 基本原理 96
6.3 成形工藝 98
6.3.1 對焊道形貌的影響 98
6.3.2 對組織的影響 104
6.3.3 對熔覆層性能的影響 106
參考文獻 116
第7章 磁場-激光復合熔覆成形 117
7.1 基本原理 117
7.2 成形工藝 118
7.2.1 成形工藝對熔覆層形貌的影響 118
7.2.2 成形工藝對組織的影響 124
7.2.3 成形工藝對性能的影響 129
參考文獻 134
第8章 磁場-電弧復合熔覆成形 135
8.1 基本原理 135
8.1.1 縱向磁場對電弧運動行為的影響 136
8.1.2 縱向磁場作用下熔滴過渡行為分析 137
8.1.3 縱向磁場對熔滴過渡行為的影響 138
8.1.4 縱向磁場作用下熔池流體運動行為分析 139
8.1.5 縱向磁場作用下熔池金屬的凝固行為 141
8.1.6 縱向磁場作用下MIG焊接熔覆熱效率分析 143
8.2 焊道建模 145
8.2.1 焊道截面模型及驗證 145
8.2.2 不同截面模型搭接間距的計算 147
8.2.3 不同截面模型焊道搭接表面平整度比較 148
8.3 磁場對熔覆層表面質量的影響 148
8.3.1 熔覆層表面成形質量評定 148
8.3.2 單焊道的表面成形質量 149
8.3.3 單層熔覆層的表面成形質量 150
8.3.4 多層熔覆層的表面成形質量 151
8.4 成形工藝對組織和性能的影響 152
8.4.1 磁場對母材組織和性能的影響 152
8.4.2 熔覆速度對母材組織和性能的影響 153
8.4.3 磁場對熔覆層組織和性能的影響 154
8.4.4 熔覆速度對熔覆層組織和性能的影響 157
8.5 再制造實例 161
8.5.1 鋁合金拉桿再制造修復 161
8.5.2 鋁合金搖臂再制造修復 163
8.5.3 鋁合金支座快速成形 165
參考文獻 166
第9章 熔覆與銑削增減材復合成形 169
9.1 基本原理 169
9.2 成形工藝 170
9.3 表面耐磨層制備 171
9.3.1 試驗條件及工藝 171
9.3.2 耐磨層的組織形貌 171
9.3.3 耐磨層的硬度 172
9.3.4 耐磨層的摩擦學性能 172
9.4 表面耐蝕層制備 173
9.4.1 試驗條件及工藝 173
9.4.2 組織形貌 174
9.4.3 硬度 174
9.4.4 耐腐蝕性能 175
9.5 斷裂右凸輪的快速再制造 177
9.5.1 零件CAD建模 177
9.5.2 缺損模型的建立 177
9.5.3 路徑規(guī)劃及增材堆積 178
9.5.4 銑削路徑規(guī)劃及其形態(tài)控制 178
9.5.5 再制造件形態(tài)檢測 178
9.5.6 再制造件性能檢測 179
9.5.7 效益評估 180
參考文獻 180
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