【摘要】：制造業(yè)的飛速發(fā)展帶給人類巨大財富和生活便利,但同時也消耗了大量資源,并導(dǎo)致嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題,如何平衡經(jīng)濟(jì)利益與環(huán)境資源的關(guān)系成為當(dāng)今國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)話題。因此制造過程的環(huán)境特性分析成為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)制造的重中之重,增材制造技術(shù)的出現(xiàn)為制造業(yè)開辟了新的發(fā)展方向,但低生產(chǎn)率、高能耗的生產(chǎn)特點(diǎn)對其發(fā)展有諸多限制。針對目前增材制造過程環(huán)境特性機(jī)理尚不明確,理論體系尚不健全,缺乏完善的能耗、物耗預(yù)測模型等現(xiàn)狀,本文在國家自然科學(xué)基金項目“不確定環(huán)境下再制造系統(tǒng)能效提升與生態(tài)友好機(jī)制研究”(編號51775086)的資助下,對激光熔覆這一典型增材技術(shù)的環(huán)境特性展開詳細(xì)的研究,具體工作概況如下:搭建了激光熔覆系統(tǒng)電能耗監(jiān)測平臺,將整個激光熔覆系統(tǒng)分為激光發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)、機(jī)械臂控制柜、送粉系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)等五個子系統(tǒng),通過實(shí)驗檢測和數(shù)據(jù)擬合,分別對各子系統(tǒng)進(jìn)行能耗建模,從而得到激光熔覆系統(tǒng)整機(jī)參數(shù)化能耗模型,并通過熔覆20層316L不銹鋼粉工藝驗證了所建模型的正確性,得到的相關(guān)數(shù)據(jù)補(bǔ)充了美國麻省理工大學(xué)Gutowski教授已建立的比能圖譜;通過實(shí)驗設(shè)計(DOE)方法研究激光功率、掃描速度、送粉速率以及主軸提升量四個工藝參數(shù)與粉末利用率這一重要物耗指標(biāo)的關(guān)系,借助MINITAB分析軟件進(jìn)行粉末利用率關(guān)于工藝參數(shù)的數(shù)學(xué)分析,從而得到激光熔覆工藝的粉末利用率參數(shù)模型,并對模型的合適性進(jìn)行了全面科學(xué)的分析,并對工藝參數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行了詳盡的探討,隨后運(yùn)用九組正交實(shí)驗驗證了參數(shù)模型預(yù)測粉末利用率的有效性;最后,在激光熔覆系統(tǒng)整機(jī)參數(shù)化能耗模型、粉末利用率參數(shù)模型以及工藝參數(shù)對物耗的影響規(guī)律分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行激光熔覆過程節(jié)能節(jié)材方法的研究�；谀芎哪Ｐ秃头勰├寐蕝�(shù)模型建立激光熔覆過程的比能耗模型,并給出了已知工藝參數(shù)下相應(yīng)熔覆過程能耗的矩陣計算形式以及定義了生產(chǎn)率的計算公式,進(jìn)而以四個工藝參數(shù)為優(yōu)化對象,通過響應(yīng)曲面法對粉末利用率、比能耗以及生產(chǎn)率三個節(jié)能衡量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化,實(shí)驗驗證參數(shù)的優(yōu)化并未破壞熔覆試件的表面質(zhì)量,并確定了可以實(shí)現(xiàn)較好目標(biāo)的工藝參數(shù)的取值范圍,對于工藝方案的制定與選擇具有參考價值。本文的研究深化了研究人員對激光熔覆技術(shù)環(huán)境特性的認(rèn)識,為節(jié)能減排以及其他增材制造技術(shù)的相關(guān)環(huán)境特性的研究提供了方法參考以及數(shù)據(jù)支持。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG665

【參考文獻(xiàn)】

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1 ;《中國制造2025》提出綠色新政 工信部詳解綠色理念 全面推行綠色制造 加快建設(shè)生態(tài)文明[J];表面工程與再制造;2015年04期

2 李濤;孔露露;張洪潮;ASIF Iqbal;;典型切削機(jī)床能耗模型的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];機(jī)械工程學(xué)報;2014年07期

3 劉霜;劉飛;王秋蓮;;機(jī)床機(jī)電主傳動系統(tǒng)服役過程能量效率獲取方法[J];機(jī)械工程學(xué)報;2012年23期

4 劉飛;劉霜;;機(jī)床服役過程機(jī)電主傳動系統(tǒng)的時段能量模型[J];機(jī)械工程學(xué)報;2012年21期

5 仇健;李曉飛;馬曉波;林劍峰;仝建;;硬質(zhì)合金立銑刀高速銑削鋁合金切削力實(shí)驗研究[J];中國機(jī)械工程;2012年13期

6 黃鳳曉;江中浩;劉喜明;;激光熔覆工藝參數(shù)對橫向搭接熔覆層結(jié)合界面組織的影響[J];光學(xué)精密工程;2011年02期

7 ;政協(xié)“一號提案”鎖定低碳[J];環(huán)境經(jīng)濟(jì);2010年03期

8 黃尚猛;李華川;;激光熔覆技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用及其發(fā)展[J];裝備制造技術(shù);2007年06期

9 張寶忠;孫慧平;劉萍;范進(jìn)楨;;先進(jìn)制造業(yè)中的激光測試與激光加工技術(shù)[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2006年06期

10 王素玉;艾興;趙軍;李作麗;劉增文;;高速立銑3Cr2Mo模具鋼切削力建模及預(yù)測[J];山東大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2006年01期

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3 孔露露;數(shù)控機(jī)床能耗建模與參數(shù)影響分析[D];大連理工大學(xué);2014年

4 李鵬宇;面向能效的數(shù)控銑削加工工藝參數(shù)優(yōu)化模型及方法研究[D];重慶大學(xué);2014年

5 胡恒;多束激光熔覆基礎(chǔ)試驗研究[D];大連理工大學(xué);2014年

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本文編號：2607170