激光熔覆成形技術(shù)作為一種新興的增材制造技術(shù),廣泛的應(yīng)用在航空、航天、醫(yī)療、生物、汽車制造等領(lǐng)域。激光熔覆成形工藝對成形件的尺寸和形狀有很大影響,合理控制成形工藝至關(guān)重要。目前相關(guān)研究主要集中在工藝參數(shù)對單道單層熔覆層形狀的影響以及搭接率對單層熔覆層形狀的影響上,對單層掃描路徑和Z軸提升量等其他工藝的研究較少且不深入,且目前研究方法大多集中在實驗層面,對數(shù)據(jù)的需求量很大,實驗費時費力,針對不同材料或不同激光熔覆系統(tǒng)的適應(yīng)性低。因此需要利用仿真和計算對單層掃描路徑和Z軸提升量等激光熔覆成形控形工藝進(jìn)行研究。本文進(jìn)行了單層掃描路徑選擇研究,采用數(shù)值模擬方法分析掃描路徑對溫度場的影響,在激光功率1000W、掃描速度5mm/s、送粉速率0.15g/min、掃描間距1.5mm、基體尺寸40 mm×30 mm×7mm時,同向熔覆邊界處熔池最高溫度比反向熔覆低約300℃,異側(cè)熔覆邊界處熔池最高溫度比同側(cè)熔覆低約500℃。結(jié)果表明同向熔覆和異側(cè)熔覆熔池溫度更加穩(wěn)定,反向熔覆和同側(cè)熔覆邊界熔池溫度過高。熔池溫度影響熔覆層高度和寬度,實驗對比不同掃描路徑下的熔池溫度以及熔覆層特征,同向熔覆和異側(cè)熔覆過程中的...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 激光熔覆成形技術(shù)
    1.3 激光熔覆成形控形工藝的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 單道單層激光熔覆控形工藝研究現(xiàn)狀
        1.3.2 多道多層激光熔覆控形工藝研究現(xiàn)狀
        1.3.3 激光熔覆數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.4 現(xiàn)存問題
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
2 研究條件及實驗方案
    2.1 研究條件
        2.1.1 研究材料
        2.1.2 實驗設(shè)備
        2.1.3 基本工藝參數(shù)
    2.2 實驗方案
    2.3 本章小結(jié)
3 單層激光熔覆掃描路徑選擇方法研究
    3.1 不同掃描路徑下的溫度場數(shù)值模擬
        3.1.1 材料參數(shù)及工藝參數(shù)的確定
        3.1.2 激光熔覆熱傳導(dǎo)數(shù)學(xué)模型
        3.1.3 ANSYS及“生死單元”法
        3.1.4 溫度場數(shù)值模擬過程
        3.1.5 溫度場數(shù)值模擬結(jié)果分析
    3.2 不同掃描路徑下的溫度場特征分析及掃描路徑選擇
        3.2.1 激光熔覆過程熱累積規(guī)律
        3.2.2 溫度場特征分析及掃描路徑選擇
    3.3 本章小結(jié)
4 離焦量和Z軸提升量選擇方法研究
    4.1 同軸送粉式激光熔覆粉末分布模型
        4.1.1 單一粉管粉末分布密度
        4.1.2 多粉管粉末分布密度
    4.2 不同離焦量下的熔覆高度計算和Z軸提升量選擇
        4.2.1 單層熔覆高度計算
        4.2.2 多層熔覆離焦量和Z軸提升量選擇
    4.3 本章小結(jié)
5 控形工藝驗證及實體成形實例研究
    5.1 單層掃描路徑選擇實驗驗證
        5.1.1 不同掃描路徑下的熔池特征
        5.1.2 不同掃描路徑下的熔覆層特征
    5.2 離焦量和Z軸提升量選擇實驗驗證
        5.2.1 單層熔覆高度實驗驗證
        5.2.2 多層熔覆離焦量和Z軸提升量選擇實驗驗證
    5.3 三維實體成形實例研究及分析
        5.3.1 實驗方案
        5.3.2 實驗結(jié)果及分析
        5.3.3 成形件尺寸對比分析
        5.3.4 成形件表面平整度對比分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3871864