本文關鍵詞：超聲輔助鈦合金激光沉積修復機理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光沉積成形技術打破了傳統(tǒng)的去除或變形加工成形方法的限制,利用“離散+堆積”的增材成形思想,通過同步送粉和激光熔覆數(shù)字化成形進一步實現(xiàn)工件的精確成形,然而在沉積成形過程中存在氣孔、熔合不良以及組織分布不均勻等缺陷導致成形件力學性能不高。借鑒功率超聲在鑄造和焊接領域內(nèi)抑制氣孔、熔合不良以及均勻組織的成功應用,我們提出了“超聲輔助激光沉積修復”的概念。首先,針對超聲振動特性搭建了試驗用超聲振動設備,并通過有限元模擬軟件對基板振動特性進行了仿真分析,使振動系統(tǒng)達到共振狀態(tài),使能量有效作用于激光沉積修復系統(tǒng)中。采用FLUENT中動網(wǎng)格技術對超聲場下熔池內(nèi)部的聲壓變化進行了數(shù)值模擬分析。在超聲振動作用下熔池內(nèi)部動壓最大值分布在一個周期內(nèi)呈對稱環(huán)狀變化且逐漸衰減。通過有限體積法實現(xiàn)了激光沉積熔凝過程中超聲場與溫度場的耦合模擬分析,研究了超聲場對熔池內(nèi)部溫度場以、流場以及熔池形貌的影響。結(jié)果表明在超聲場作用下,熔池內(nèi)部溫度略有下降,溫度梯度降低,熔體流速增加,對流加劇。進行了超聲輔助鈦合金激光沉積修復的熔池熔凝形貌以及沉積件力學性能的實驗研究,結(jié)果表明超聲場能夠有效傳遞到熔池內(nèi)部,在超聲場作用下熔凝區(qū)耐蝕性提高,成形件內(nèi)部殘余應力得到優(yōu)化,但沖擊性能卻有所降低。采用數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法為超聲輔助激光沉積修復機理的更深入研究奠定了基礎。
【關鍵詞】：激光沉積修復 超聲場 數(shù)值模擬 流動場 溫度場 力學性能
【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG665
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 激光沉積修復技術及應用12-18
• 1.1.1 激光沉積修復技術的原理12-14
• 1.1.2 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2 功率超聲18-20
• 1.2.1 功率超聲簡介18
• 1.2.2 功率超聲在材料成形中的應用18-19
• 1.2.3 超聲振動過程中數(shù)值模擬的應用19-20
• 1.3 課題研究的意義及內(nèi)容20-22
• 1.3.1 課題研究的意義20-21
• 1.3.2 課題研究的內(nèi)容21-22
• 第2章 超聲輔助激光沉積修復過程超聲設備搭建22-29
• 2.1 功率超聲技術及設備搭建的原理22-23
• 2.1.1 功率超聲技術原理22-23
• 2.1.2 超聲振動設備搭建原理23
• 2.2 超聲振動系統(tǒng)組成23-26
• 2.2.1 超聲波驅(qū)動電源23-24
• 2.2.2 超聲換能器24-25
• 2.2.3 超聲變幅桿25-26
• 2.3 超聲施加方式及作用效果驗證26-28
• 2.3.1 不同超聲施加方式26-27
• 2.3.2 超聲輔助激光沉積作用效果驗證27-28
• 本章小結(jié)28-29
• 第3章 超聲輔助激光沉積修復振動系統(tǒng)振動特性研究29-37
• 3.1 超聲場及介質(zhì)的特征量29-30
• 3.2 ANSYS軟件簡介30-33
• 3.2.1 ANSYS程序功能介紹31
• 3.2.2 ANSYS諧響應分析31-33
• 3.3 基于實驗用基板的ANSYS諧響應分析33-35
• 3.3.1 有限元模型的建立33
• 3.3.2 加載及求解33-34
• 3.3.3 結(jié)果與分析34-35
• 3.4 基板振型驗證35-36
• 3.4.1 數(shù)值計算驗證35
• 3.4.2 物理實驗驗證35-36
• 本章小結(jié)36-37
• 第4章 超聲輔助激光熔凝熔池溫度場及流場數(shù)值模擬37-52
• 4.1 FLUENT軟件簡介37-38
• 4.2 超聲輔助激光沉積修復內(nèi)部聲場數(shù)值模擬38-41
• 4.2.1 網(wǎng)格模型的生成38
• 4.2.2 流體體積模型的選擇38-39
• 4.2.3 基于動網(wǎng)格的聲場數(shù)值模擬39-40
• 4.2.4 聲場結(jié)果與分析40-41
• 4.3 超聲輔助激光沉積修復溫度場及流場數(shù)值模擬41-51
• 4.3.1 數(shù)值模型的建立41-45
• 4.3.2 材料的熱物性參數(shù)45-46
• 4.3.3 幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分46
• 4.3.4 模擬結(jié)果及分析46-51
• 本章小結(jié)51-52
• 第5章 超聲輔助激光沉積修復實驗研究52-61
• 5.1 實驗設備52
• 5.2 激光熔凝實驗52-60
• 5.2.1 實驗過程52-53
• 5.2.2 熔凝結(jié)果分析53-55
• 5.2.3 超聲振動對組織的影響55-56
• 5.2.4 超聲振動對激光沉積修復件殘余應力的影響56-57
• 5.2.5 超聲振動對激光沉積修復件沖擊性能的影響57-60
• 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻63-66
• 致謝66-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文68

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本文編號：290059