0 序 言
金属3D打印已成为增材制造技术研究和应用的热点，越来越多地用来直接制造功能零件. 目前主流的金属3D打印成形系统采用大功率的激光器或高能电子束为热源，以粉末或丝材为原料，使得系统的成本较高，较适宜复杂薄壁件制造，使用受到一定的局限性，因此开发新型的低成本、高效率的金属3D打印增材制造成形技术是当务之急. 文中采用金属熔滴沉积3D打印技术,该技术基于离散/堆积原理，通过控制金属熔滴沉积轨迹，进行逐点、逐层沉积，直至成形出复杂零件[1-2]，具有成形设备成本低、成形效率高等优点，可以解决目前一些形状复杂实体类零件制造，是一种极具发展潜力的增材制造新技术.
企业合并重组的过程中，存在着巨大的管理真空，其财务安全也存在较大的隐患。例如，在合并重组的过程中，部分闲置设备的公允价值难以界定，在出售的过程中存在着较大的财务风险。但若制定过高的出售价格，这部分设备又难以出售。再有，在合并重组的过程中，企业的人员流动极大，若部分环节出现交接失误，也将使企业资产出现流失。总之，企业重组的过程伴随着高频次的物资与人员流动，传统的财务管理体系，难以应对这一变化。
金属熔滴沉积技术是由美国麻省理工学院(MIT)与美国加州大学欧文分校(UCI)在20世纪90年代初提出的. 此后，美国东北大学高级材料处理试验室、美国橡树岭国家试验室、美国Microfab公司、加拿大多伦多大学、日本大阪大学对该技术进行了深入研究[3-5]，国内的一些高校与研究所相继对金属熔滴技术进行了研究[6]，但其研究还只是简单制件的沉积成形并且制件存在孔隙等缺陷，因此对其机理研究显得更为重要，文中正是针对金属熔滴水平搭接沉积成形工艺进行研究，以提高制件的成形精度和内部质量.
1 试验方法
金属熔滴沉积成形过程受脉冲气压、脉冲频率等多个参数的共同作用，针对成形要求，对金属熔滴沉积的试验装置进行了研制(图1)，主要包括金属熔炼装置；气体保护装置；3D位移平台装置；脉冲气体系统以及总体控制系统. 其中金属熔滴成形试验硬件系统包括金属熔炼装置、气体保护装置以及3D位移平台；金属熔滴成形试验控制系统包括脉冲控制系统以及金属熔滴脉冲压力、温度、三维运动平台的总体控制软件系统及相应的传感及执行器件.
图1 金属熔滴沉积的试验原理图
Fig. 1 Experimental schematic of metal deposition
金属熔滴液流沉积成形过程是一个受多因素综合影响且涉及金属流动、传热和凝固等多场耦合复杂过程，由于工艺参数较多，要实现对熔滴的重熔搭接间距等的有效控制，难度较大[7].
4.简化办税流程，提高工作效率。以“便民办税春风行动”为抓手，积极转变职能，简化行政审批手续，提升办税质量和效率。如提高办理退税进度和速度，持续扩大一类出口企业比重，并为一类企业提供绿色办税通道、优先办理出口退(免)税等。出口企业通过网络提交退税申报电子数据，免予提供纸质资料，彻底实现从申报到退库全流程无纸化，对无疑点的出口退(免)税申报数据，尽快办结，提高退税时效性，缓解企业资金压力，从而进一步提高纳税人满意度和纳税遵从度。
文中根据成形形貌的形状建立相应的搭接模型，通过一定的搭接原则，来确定中心距的计算公式. 这种方式可在成形形貌形状变化后，通过模型方便地求出相应的搭接间距，而不需要通过重新试验[7-8]. 但这种方法要求已知成形形貌截面轮廓线的方程，对于未知截面轮廓及轮廓线方程复杂的成形形貌不适用.
图2为熔滴轮廓成形形貌的简化搭接模型，为了便于分析计算作如下假设. (1) 成形形貌截面为理想圆弧，且每条成形形貌的形状均相同； (2) 成形过程中单条成形形貌的截面形状不变； (3) 搭接后成形形貌的曲率保持不变. 其中HAFH为前一颗沉积熔滴；EBGE为当前沉积熔滴；HABGH为当前沉积形貌与前一颗搭接后形成的截面；θ为成形形貌与平面接触角；Sx为相邻成形形貌中心距离.
图2 理想搭接模型
Fig. 2 Ideal landing model
根据图2可知，在理想搭接时，曲边三角形ABC与曲边三角形CEF的面积应相等，即
搭接率表示相邻熔滴间相互重叠的程度，其值可由式(1)计算获得，即
式中：D为金属熔滴直径.
熔融金属在基板上的铺展程度，直接影响成形制件的表面粗糙度和内部质量，而铺展程度一般用铺展因子εMax=D1/D来描述，其中D1表示金属熔滴铺展后的直径，D表示金属熔滴铺展前的直径.
2 单道横向凝固成形机理
图3显示的是金属熔滴以速度v滴落并撞击基板示意图，基板以一定的速度vs移动，金属熔滴撞击基板后进行铺展，稳定后沉积高度为h.
图3 金属熔滴横向搭接模型
Fig. 3 Metal melt cross-grafting model
图4 不同时刻铺展形貌及温度分布
Fig. 4 Appearance and temperature distribution at different moments
图5 不同时刻铺展、熔合形貌及温度分布
Fig. 5 Different time spread, fusion morphology and temperature distribution
图4 和图5分别为一颗、两颗、三颗及四颗熔滴撞击基板后铺展、熔合形貌和温度变化情况，模拟参数如表1所示. 图4a图可以看出单颗熔滴接触基板后，铺展直径有增大的趋势，而铺展高度h呈现下降的趋势. 图4b显示了两颗熔滴搭接铺展形貌和温度变化. 当第二颗熔滴落在第一颗熔滴的右上角时，第一颗熔滴还没有完全凝固，和第二颗熔滴熔合后继续铺展，直至t=0.080 03 s时完全凝固，铺展程度最大.
三颗、四颗熔滴搭接熔合与两颗熔滴间的熔合在形貌和温度变化上有很大的相似性，如图6所示. 当后一颗熔滴与前一颗熔滴熔合时，铺展的直径逐渐增大，铺展高度h逐渐下降，这是由于后一颗熔滴还没有和基板完全接触，继续在铺展、熔合.当后一颗熔滴与基板完全接触并凝固后，其铺展的直径和铺展高度h将不再变化.
表1 金属熔滴横向搭接工艺参数
Table 1 Metal droplets cross-lap numerical parameters
脉冲频率f/Hz基板温度T/K脉冲压力p/MPa喷嘴直径D0/mm扫描速度vs/(mm·s-1)熔体温度Td/K 40 400 0.4 0.6 30 496
图6 四颗熔滴横向搭接沉积成形数值模拟和试验验证
Fig. 6 Numerical simulation and experimental verification of four fusion droplet
在金属熔滴单层横向搭接过程中，金属的表面张力和黏性力对熔滴铺展有一定的影响. 当后一颗熔滴与前一颗熔滴熔合时，如果前一颗熔滴没有完全凝固，它将与后一颗熔滴进行熔合，熔合后共同进行铺展. 在相同的数值模拟参数下，利用图2所示的成形设备，在环境氧含量不大于20 ppm下，对四颗熔滴横向搭接沉积试验件进行观察，如图6所示，可见模拟结果和试验结果有较好的一致性.
对于金属熔滴沉积3D打印技术而言，微观孔洞和冷隔属于最常见的微观缺陷. 主要受金属熔体温度Td、基板温度T、基板移动速度vs等的影响[9-10]. 熔体温度Td较低时，液相分数较小，熔滴间的搭接间隙难以填充完全，形成间隙孔洞. 当基板温度Ts过低时，熔滴在较短时间内就会完全凝固，可供熔滴铺展以及填充搭接间隙的时间较短，亦会引起间隙孔洞. 扫描速度vs过大时，金属熔滴间搭接距离过大，搭接率低，难以填充完全，无法有效搭接成形实体，也形成搭接间隙及孔洞. 除间隙孔洞外，在熔滴最后凝固的区域还会存在凝固收缩孔洞，此类孔洞通常难以完全消除，因其尺寸小，数量少，对整体性能影响不大. 此外，熔体温度Td、基板温度T以及扫描速度vs的合适匹配是保证熔滴间良好重熔及冶金结合的必要条件.
通过观察和分析发现，微熔滴沉积成形件内部缺陷主要包括孔洞和裂纹，两者各自形貌特征和形成原因均与金属微熔滴沉积成形技术的工艺参数密切相关.
(1) 熔体温度Td的影响. 金属熔体温度Td可以用过热系数SHP表征，即
过热系数SHP与铺展因子ε的关系如图7所示.随时SHP的增加，即初始熔体温度Td的增大，铺展因子ε呈增大状态. 这是由于熔滴的初始温度增大，导致熔滴内部具有更高的热能，在撞击基板后，需要更长时间才能凝固，铺展因子增大.
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图7 金属熔滴铺展因子与SHP关系曲线
Fig. 7 Relationship curve of Metal melt spreading factor and SHP
(2) 基板温度T的影响. Stefan数是一个无量纲数用Ste表示，用来表征基板的温度，基板的初始温度越高，则Stefan数越小，表达式为
式中：cs为比热容；L为 相变潜热；Tm为基板的熔点；T为基板的初始温度. 图8所示的是Stefan数与铺展因子ε之间的关系. 随着Stefan数的增大，即基板的初始温度T降低，铺展因子ε呈下降的趋势. 这是因为Stefan数的增大，金属熔体碰撞基板后具有较大的温度梯度，熔体很快凝固，致使铺展因子ε下降.
适当增加基板的预热温度T可以促进熔滴重熔，也能增加熔体的铺展因子. 从成形质量角度来看，降低Stefan数，提高基板温度会导致金属熔体的平滑铺展以及熔滴间更好熔合，从而提高制件的表面精度以及减少内部缺陷.
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图8 金属熔滴铺展因子与Stefan数曲线
Fig. 8 Curve of the metal melt spread factor and the Stefan number
3 分析与讨论
3.1 成形形貌截面对搭接表面精度的影响
搭接率不仅影响制件外观形貌，而且对制件内部质量也有很大影响. 图9为三种不同搭接间距成形搭接表面形貌(上图)和试件横截面(下图)，成形工艺参数如表2所示. 当搭接不足时，金属熔滴之间搭接距离过大，无法有效搭接成形实体；当搭接过度时，金属熔滴搭接距离过小，容易发生隆起. 对不同搭接形式下成形的制件内部进行观察，当搭接不足和搭接过度时，成形制件内部均会产生孔洞.可以采用基于体积恒定法的最优化步距算法来确定合适的搭接距离.
图9 三种不同搭接间距成形试件横截面
Fig. 9 Cross-section of a specimen with different overlapping spacing
由图9和表2可以看出，当Sx为0.914 mm时，金属熔滴之间间距较大，金属熔滴之间出现局部搭接，但成形截面平整度较差，表面起伏较明显，熔滴之间搭接率仅为8.6%；当Sx为0.716 mm时，金属熔滴直径获得较好的搭接状态，成形形貌结构致密、表面较为平滑，搭接率为28.4%；继续减小Sx至0.516 mm时，可以看到由于金属熔滴之间间距过小，熔滴过分搭接并向空间生长，并容易出现金属流淌，成形表面质量较差，此时搭接率为48.4%.可见Sx=0.716时，成形形貌表面质量最好.
表2 沉积试验相关工艺参数
Table 2 Process parameters of sedimentation experiment
脉冲频率f/Hz基板温度T/K熔体温度Td/K基板距离hs/mm脉冲压力p/MPa喷嘴直径D0/mm搭接中心距Sx/mm搭接率η(%)40 400 500 5 0.40 0.6 a. 0.716 b. 0.914 c. 0.516 a. 28.4 b. 8.6 c. 48.4
在理想状态下的搭接表面接近于一个理想的平面，实际是具有周期性波峰、波谷形式的表面，这是因为液态的金属熔滴在表面张力作用下表面会收缩为曲面，因而不可能完全铺展为理想的平面.成形表面波峰与波谷间的距离Hd如图10所示.
图10 Hd的定义
Fig. 10 Hd definition
该参数是反映金属熔滴搭接后成形表面质量的重要参数，Hd越小则搭接表面平整度越高，反之则表面平整度越差. 用Keyence VH-8000显微境放大25倍对搭接不足、理想搭接以及搭接过渡三种不同搭接条件下的Hd以及5条成形制件的最高处和最低处的高度值进行了测量，绘成曲线如图11所示.
图11 不同搭接形式下成形形貌最高点和最低点关系曲线
Fig. 11 Highest and lowest relationship curves of the shape and height of different forms
搭接量不足时，Hd最大，搭接表面起伏明显，但各成形形貌最高点和最低点高度分布比较均匀.理想搭接时，Hd最小，后续成形形貌的高度分布均匀，表面平整度最高；当过度搭接时，出现了后续成形形貌的最高点高度逐渐增加，最低点波动较大的情况. 由此可见，当搭接不足或过度搭接时，成形表面出现了高低不平，从而影响后续层的成形.
乌申斯基曾说过：比较是一切理想和思维的基础，我们正是通过比较了解世界的一切。比较阅读的教学策略的运用改变了学生被动接受的地位，它让学生和教师平等地研究，平等地探索。而就在这共同的探索中，学生的思维走向多元。《广玉兰》一文教学从中心突破，梳理了脉络，并通过比较发现了文章重点。教师并没有止步于此，而是一以贯之，寻找本文表达上的言语密码。
3.2 成形参数对搭接内部质量的影响
3.2.1 熔体温度Td的影响
范仲淹对所谓“君子党”之自认，只会加深仁宗之疑虑，而从范仲淹为滕子京辩护等行为来看，“君子党”也并非完全无私，有党就有私，所谓结党营私，即是谓此。
熔体温度Td是金属沉积成形过程中最为重要的工艺参数之一，直接决定金属熔滴所具有的能量及其后续铺展、凝固行为. 在成形过程中，熔滴碰撞变形和铺展，相邻金属熔滴相互搭接重叠，在接触区域形成搭接间隙.
由图12可知，当熔体温度为500 K时(图12a)，成形形貌表面呈“鱼鳞状”波纹. 从试件断面以及局部放大处的微观组织看，在金属搭接部分有搭接痕迹，试样致密化程度不高；而温度提高至550 K时(图12b)，成形表面质量大大提高，“鱼鳞状”波纹基本消失，金属熔滴搭接部分没有搭接痕迹，已经完全熔合. 由此可知，金属熔体温度Td过低，搭接间隙以及间隙孔洞出现的几率将会大幅度提高，而Td适当提高则可避免此类缺陷的产生. 但是不易过高，因为Td过高(Td=575 K)会使熔融金属而发生流淌，影响零件的成形精度(图12c).
Supplementary information is available for this paper at /10.29026/oea..180010
图12 金属熔体温度Td不同多颗熔滴横向搭接量示意图
Fig. 12 Metal melt temperature Td different for different fusion droplets
3.2.2 基板温度T的影响
若基板预热温度T较低时(T=300 K)，可供熔滴铺展以及填充搭接间隙的时间较短，因此金属熔滴搭接间隙明显，从试件断面可以看出成形形貌表面质量低，内部也将残留较多搭接间隙，如图13a所示. 而对基板预热温度T较高时(T=400 K)，熔滴凝固时间较长，有充分铺展的时间，因此试件断面较为平整，内部搭接间隙可有效抑制，如图14c所示. 但基板预热温度不宜过高，否则由于热累积效应的作用，实体上部温度会随着沉积层数的增加而逐渐升高，甚至超过Sn63-Pb37合金液相线温度，从而导致成形件上表面尺寸精度较差.
图13 基板温度不同多颗熔滴横向搭接量示意图
Fig. 13 Horizontal and cross-sectional drawing of the fusion droplet in the base plate temperature
图14 工艺参数对成形质量的影响
Fig. 14 Effect of process parameters on forming quality
通过对成形形貌以及制件质量分析，可以看出上述工艺参数会对成形质量造成一定的影响，主要体现在成形形貌表面的“鱼鳞状”波纹. “鱼鳞状”波纹是由于脉冲气压的作用下，成形形貌在周期性的凝固、重熔后所形成的纹路，其间距即为在两次脉冲间隔期间成形基板所运动的距离. 扫描步距两次脉冲气压的间隔期间成形基板所运动的直线距离d可由下式求得
由式(5)可知，降低熔体温度 Td、减小η和hs、增加vs均会导致d增加，即会使“鱼鳞状”波纹更明显. 图14a～14c所示为在其它参数相同的条件下，上述三个参数分别取不同的值时对表面质量的影响对比.
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优化工艺参数vs，Td和hs使其表面的“鱼鳞状”波纹明显减少，可以大大提高制件的表面精度.由于各个因数之间会相互影响，所以，通过试验达到了最优的试验参数，如表3所示. 金属喷头距离hs基板越近，金属熔滴铺展因子较小，温度下降梯度较小，因此熔滴熔合较好，致使成形形貌表面精度提高. 此工艺成形形貌的表面精度较高. 基板扫描速度与熔滴沉积速度相匹配，才能保证金属熔滴有较好的搭接，不会出现搭接部位的孔隙和夹杂.为降低金属温度梯度，并能与基板较好的熔合，需要对基板进行预热. 为提高成形效率又保证制件精度的前提下，在此的工艺参数(表3所示)下成形的单层单道搭接零件如图14a所示. 采用共聚焦显微镜OLS4000观测得到的轨迹形貌如图15b所示.可见成形形貌表面质量较好. 采用Y. Cheetah微米X射线三维成像系统对15a的成形形貌进行形貌分析以及内部结构检测，可以看出，在表3成形参数下成形的金属熔滴横向搭接表面质量高，内部微观组织致密，如图15c所示.
表3 Sn63-Pb37合金微熔滴试验最优参数
Table 3 Sn63-Pb37 alloy microfusion experiment optimum parameters
沉积距离hs/mm扫描速度vs/(mm·s)-1脉冲压力P/MPa脉冲频率f/Hz熔体温度Td/K基板温度Ts/K喷嘴直径D0/mm 5 40 0.4 4.0 550 400 0.5
3.3 力学性能测试
采用上述参数成形的薄壁制件拉伸试样分别从薄壁件上用线切割切取，并用砂纸打磨试样表面. 拉伸试验在INSTRON1195电子拉伸试验机上进行. 在室温条件下，加载速率为1 mm/s. 可以看出，成形的制件在平行于扫描路径方向上的最大载荷略大于同种工艺成形垂直方向的最大载荷，都大于原铸件(市场上购买的99999高纯Sn63-Pb37合金). 可见通过合理选择熔滴直径、基板温度、扫描沉积步距、分层厚度等工艺参数，实现了其内部组织致密，成形件的致密程度非常高均为99.6%，力学性能优良，都大于原铸件.
1) 常规油船与CTV的系泊。常规油船的艏部靠近CTV的艉部，用撇缆器将撇缆抛至常规油船上，由常规油船牵引绞车将撇缆上的先导索和前端摩擦链拉上常规油船，然后由掣链器将摩擦链固定好。系缆索另一端与CTV大缆绞车相连，两船系泊完成。CTV将常规油船拖至作业地点。
图15 横向搭接量形貌及X射线成像示意图
Fig. 15 Cross-sectional and X-ray images
4 结 论
（1）单颗熔滴接触基板后，铺展直径有增大的趋势，而铺展高度呈现下降的趋势.当后一颗熔滴落在前一颗熔滴右上角时，前一颗熔滴还没有完全凝固，和后一颗熔滴熔合后继续铺展，直至完全凝固，铺展程度最大，并进行实验验证，一致性良好.
（2）适当提高熔滴温度及增加基板的预热温度可以促进熔滴重熔，也能增加熔体的铺展因子，导致金属熔体的平滑铺展以及熔滴间更好熔合，从而提高制件的表面精度以及减少内部缺陷.
（3）在室温条件下，加载速率为1mm/s时，成形制件在平行于扫描路径方向上最大载荷略大于同种工艺成形垂直方向的最大载荷，都大于原铸件.
（4）通过合理选择熔滴直径、基板温度、扫描沉积步距、分层厚度等工艺参数，实现了其内部组织致密，成形件的致密程度非常高均为99.6%，力学性能优良，都大于原铸件.
互联网金融简言之是将金融功能以互联网技术为载体，依托云计算在互联网平台形成的金融服务体系。互联网金融在人们普遍认识和接受互联网的基础上，将互联网与传统金融结合，形成的满足目前市场需求的新型金融模式，其本质是金融，媒介是互联网。互联网金融发展快、覆盖率高、效率高、成本低，明显弥补了传统金融市场的短板[1]。但是互联网金融发展时间短，模式尚存在漏洞，如管理弱，风险管控困难，目的不明确等缺点。
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