【摘要】：增材制造技術,又稱3D打印技術,是一種以數(shù)字模型為基礎,分層堆積制造出實體零部件的新興制造技術。使用3D打印制造金屬零部件和非金屬零部件分類中,以直接成形金屬零部件為該領域的重要研究趨勢,在歐美發(fā)達國家以及我國制造業(yè)產(chǎn)業(yè)技術升級中占有一席重要的地位。本文在分析各種直接金屬成形方法的基礎上,提出了一種氣動膜片式金屬微滴噴射成形系統(tǒng),在技術分類上類屬熔滴沉積成形,其優(yōu)點是低能耗、成形材料豐富以及工藝簡單。在各種微滴噴射技術的權衡下,選擇氣動膜片式金屬微滴噴射技術,其優(yōu)點是低成本、結構簡單、噴射穩(wěn)定可控,然后在運動平臺的軌跡規(guī)劃下,將熔融的金屬微滴精準沉積在基板上,分層堆積出金屬零部件。氣動膜片式金屬微滴噴射成形系統(tǒng),主要包括機械平臺和硬件平臺兩部分,機械平臺的核心是氣動膜片式噴射裝置,其他輔助部分包括工作臺、運動平臺、加熱元件、氣動部分、基板加熱平臺等。硬件平臺部分,主要是以Arduino單片機為核心的控制平臺,實現(xiàn)運動平臺的三軸控制以及噴射控制,單片機與上位機連接提供人機操作接口。在搭建氣動膜片式金屬微滴噴射成形系統(tǒng)實驗平臺的基礎上,以無鉛焊錫料Sn99.3Cu0.7為成形材料,進行大量噴射實驗,研究不同噴射參數(shù)如驅動壓力,驅動壓力頻率,儲料箱背壓,工作溫度等對系統(tǒng)的噴射特性的影響。進行大量實驗優(yōu)選合適的控制參數(shù),實現(xiàn)噴射成形系統(tǒng)精準、穩(wěn)定噴射。在氣動膜片式金屬微滴噴射成形系統(tǒng)精準、穩(wěn)定噴射的基礎上,進行成形實驗,以無鉛焊錫料Sn99.3Cu0.7為成形材料,研究系統(tǒng)的成形性能。主要包括一維線條、二維平面、三維立體試樣的打印,研究噴射頻率、基板溫度、沉積高度等成形參數(shù)對成形性能、表面形貌、形狀精度的影響。另一方面,打印出一維立柱試樣、三維矩形體試驗,進行拉伸測試,研究成形參數(shù)對微滴之間、層與層之間的拉伸性能的影響。
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH16
【圖文】：

技術以德國夫瑯和費激光技術研宄所為代表Ｍ、德國ＥＯＳ司、國內(nèi)華中科技大學（如圖１．３所示）等均研制了邋ＳＬ并開展了一系列實驗研宄。ＳＬＭ技術的工藝特點是以單成形材料，在高功率激光的作用下，使金屬粉末完全熔造出接近完全致密的金屬零部件。由于制造出的金屬零部織，具有良好的微觀結構，故而能成形出具有優(yōu)異力學性３逡逑

技術以德國夫瑯和費激光技術研宄所為代表Ｍ、德國ＥＯＳ司、國內(nèi)華中科技大學（如圖１．３所示）等均研制了邋ＳＬ并開展了一系列實驗研宄。ＳＬＭ技術的工藝特點是以單成形材料，在高功率激光的作用下，使金屬粉末完全熔造出接近完全致密的金屬零部件。由于制造出的金屬零部織，具有良好的微觀結構，故而能成形出具有優(yōu)異力學性３逡逑

因此，該工藝成形的零件尺寸嚴重受限，一般在１０００ｃｍ３以內(nèi)，但是逡逑該技術在制造小型零件方面獨具優(yōu)勢，如義齒、人造骨、鎳鈦合金結構件等［１３ｈ逡逑見圖１．４所示。逡逑（ａ）邐（ｂ）邐，逡逑ｍ逡逑，魯邐ｗ逡逑圖１．邋４邋（ａ）邋ＳＬＭ技術打印的義齒（ｂ）邋ＳＬＭ在航天領域的應用逡逑（２）激光近凈成形（ＬＥＮＳ）是美國Ｓａｎｄｉａ國家實驗室與美國Ｏｐｔｏｍｅｃ公逡逑司合作開發(fā)出的金屬直接成形技術。如圖１．５ＬＥＮＳ工藝示意圖所示，采用高能逡逑激光束在沉積區(qū)域產(chǎn)生熔池并高速移動，材料以粉末形式直接送入高溫熔區(qū)，熔逡逑化后逐層沉積，制作出高致密金屬零件。ＬＥＮＳ除了能夠進行完整零件制造，其逡逑典型應用還包括修復、包覆和添加特征結構［１５１。逡逑激光器（ｊｊｊｊ）邐—反射鏡逡逑ｚｍ＼邋ｒｆ＾逡逑送粉器￣￣ｉｌ邋ＩＩ１逡逑Ｉ邋基板邋丨逡逑ｃｕｅ工作臺邐逡逑圖１．５邋ＬＥＮＳ工藝示意圖逡逑４逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2772049