本文關(guān)鍵詞：激光近凈成形工藝研究及其性能分析

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【摘要】：激光近凈成形制造技術(shù)綜合了激光熔覆與快速成型兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),屬于一種全新的生產(chǎn)技術(shù)。這種技術(shù)能夠結(jié)合物體三維模型快速生產(chǎn)各種需要的金屬工件,被普遍運(yùn)用于航空航天、汽車等產(chǎn)業(yè)中,因而這一技術(shù)獲得了相關(guān)研究領(lǐng)域高度的重視。對(duì)激光近凈成形平臺(tái)的儀器選擇和搭建工作進(jìn)行介紹。為使激光源、送粉機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等獨(dú)立單元能夠組成一個(gè)激光近凈成形系統(tǒng),將激光器、送粉機(jī)、高溫計(jì)等設(shè)備的相關(guān)功能利用數(shù)字/模擬信號(hào)集成到機(jī)械手臂的控制機(jī)柜中,并在機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)程序中添加信號(hào)輸出語(yǔ)句,以便在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的同步控制。對(duì)所搭建的熔覆成型系統(tǒng)的基本性能進(jìn)行了摸索研究。利用單道單層熔覆正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行主要技術(shù)參數(shù)的分析,借此了解上述工藝參數(shù)對(duì)熔覆層高、寬兩方面所造成的影響,最終確立一組合理的參數(shù)。利用得到的單道單層熔覆工藝參數(shù)進(jìn)行成型實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)成型結(jié)果并不十分理想,為了分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因,建立了激光近凈成形薄壁零件的有限元分析模型,結(jié)合ANSYS生死單元方法實(shí)現(xiàn)了成型過(guò)程中激光熱源的移動(dòng)加載,通過(guò)激光近凈成形薄壁零件溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬,了解了各時(shí)間段模擬溫度場(chǎng)內(nèi)部溫度狀態(tài),為零件生產(chǎn)工藝的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。在仿真模擬的基礎(chǔ)上,通過(guò)采用雙色高溫計(jì)測(cè)量熔池溫度,實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光輸出功率實(shí)時(shí)控制,成功完成了薄壁圓筒試件的制造。對(duì)所得試件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果表明：與恒功率成型相比,恒溫成型所得薄壁零件表面相對(duì)平滑,壁厚無(wú)上下規(guī)格差距明顯的現(xiàn)象,整體無(wú)裂痕。
【關(guān)鍵詞】：激光近凈成形 激光熔覆 成型精度 數(shù)值分析 恒溫控制
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN249
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景及意義14-18
• 1.2 快速成型技術(shù)的發(fā)展概況18
• 1.3 激光熔覆技術(shù)的發(fā)展概況18-20
• 1.4 現(xiàn)階段存在問(wèn)題20-21
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容21-22
• 第二章 激光近凈成形技術(shù)22-28
• 2.1 激光熔覆技術(shù)原理22-24
• 2.2 快速成型技術(shù)原理24
• 2.3 激光近凈成形技術(shù)24-28
• 2.3.1 激光近凈成形技術(shù)原理24-25
• 2.3.2 激光近凈成形技術(shù)的特點(diǎn)25-28
• 第三章 激光近凈成形系統(tǒng)平臺(tái)28-35
• 3.1 激光近凈成形平臺(tái)設(shè)備28-31
• 3.1.1 激光器28
• 3.1.2 熔覆頭28-29
• 3.1.3 機(jī)械手臂29-30
• 3.1.4 送粉機(jī)30-31
• 3.1.5 加工平臺(tái)31
• 3.1.6 高溫計(jì)31
• 3.2 激光近凈成形系統(tǒng)連接31-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 單道單層熔覆工藝的研究35-44
• 4.1 單道單層熔覆實(shí)驗(yàn)35-36
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料35
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)方案35-36
• 4.2 工藝參數(shù)對(duì)熔覆層尺寸的影響36-41
• 4.3 單道工藝參數(shù)優(yōu)化41-43
• 4.3.1 正交表因素、水平的選擇41
• 4.3.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析41-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 第五章 激光近凈成形的溫度場(chǎng)模擬分析44-58
• 5.1 激光近凈成形的理論基礎(chǔ)44-48
• 5.1.1 激光近凈成形過(guò)程中的能量分析45-46
• 5.1.2 粉末與激光的相互作用46
• 5.1.3 粉末與基體的相互作用46-47
• 5.1.4 激光近凈成形過(guò)程中的熱學(xué)分析47-48
• 5.2 激光近凈成形過(guò)程模型的建立48-51
• 5.2.1 成型過(guò)程模型的處理48-49
• 5.2.2 模擬單元的選擇49
• 5.2.3 生死單元技術(shù)49-50
• 5.2.4 定義材料屬性50
• 5.2.5 劃分網(wǎng)格50-51
• 5.2.6 溫度場(chǎng)模擬計(jì)算過(guò)程51
• 5.3 有限元模擬計(jì)算結(jié)果分析51-56
• 5.4 本章小結(jié)56-58
• 第六章 激光近凈成形零件的實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析58-64
• 6.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)58-59
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方法59
• 6.3 薄壁成型實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析59-63
• 6.3.1 薄壁試件的成型結(jié)果59-60
• 6.3.2 試件成型高度及寬度的分析60-61
• 6.3.3 試件的顯微硬度分析61-62
• 6.3.4 試件的金相分析62-63
• 6.4 本章小結(jié)63-64
• 第七章 結(jié)論及展望64-66
• 7.1 結(jié)論64-65
• 7.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況72

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本文編號(hào)：804989