綠色制造已經(jīng)成為制造業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路,降低制造過(guò)程中的能耗,提高資源的利用率已經(jīng)成為制造業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。激光直接沉積技術(shù)作為一種新型技術(shù),具有良好的應(yīng)用前景,但其制造過(guò)程中的能效較低限制了它的發(fā)展,提高其制造過(guò)程中的能效成為了急需解決的問(wèn)題。工藝層的能效直接影響了整個(gè)制造過(guò)程的能量效率,因此研究激光直接沉積技術(shù)在工藝層的能效,有助于提高激光直接沉積技術(shù)整個(gè)制造過(guò)層的能效。針對(duì)課題組前期建立的多道多層工藝能效模型存在的問(wèn)題開(kāi)展研究,通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)尋找工藝參數(shù)與激光直接沉積多道多層工藝能效的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)影響多道多層工藝能效的主要因素是提升量與沉積層數(shù),并依據(jù)此結(jié)果修改多道多層工藝能效模型的能量系數(shù),對(duì)模型進(jìn)行了完善。研究了不同形狀特征對(duì)激光直接沉積過(guò)程中能效的影響,依據(jù)激光直接沉積中不同形狀特征沉積件,是由直線沉積道或弧線沉積道沿沉積方向堆積得到的特點(diǎn),將激光直接沉積中的形狀特征分為直線沉積特征與弧線沉積特征。并開(kāi)展實(shí)驗(yàn),比較二者在沉積過(guò)程中能效的差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn)直線沉積特征與弧線沉積特征在沉積過(guò)程中的能效無(wú)差異,證明了激光直接沉積過(guò)程中的能效不受形狀特征的影響。最后對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,在優(yōu)化過(guò)程中發(fā)現(xiàn)只以工藝能效作為指標(biāo),優(yōu)化后的工藝參數(shù)制造出來(lái)的沉積件工藝性能往往不符合要求。因此,本文在進(jìn)行工藝參數(shù)能效優(yōu)化時(shí),考慮了沉積件的工藝性能。在激光直接沉積技術(shù)中重熔率與工藝性能、工藝能效都有關(guān)聯(lián),故本文以重熔率為中間變量,關(guān)聯(lián)工藝性能與工藝能效。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定工藝能效與工藝性能之間存在的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)在重熔率大于60%時(shí),沉積件的工藝性能較好。以此作為約束條件,利用建立的激光直接沉積工藝能效模型對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到既符合工藝性能要求,工藝能效又是最優(yōu)的工藝參數(shù),該工藝參數(shù)為激光功率為900W、掃描速度為5mm/s、送粉速率為l0g/min、搭接率為0.4、提升量為2/3H。實(shí)現(xiàn)了激光直接沉積工藝性能與工藝能效的協(xié)同優(yōu)化。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TG665
【部分圖文】：

圖１．?１?２?０１０年￣?２?０１５年我國(guó)能源消費(fèi)總量與制造業(yè)消費(fèi)總量變化趨勢(shì)??Ｉ??

這是因?yàn)�，�?dāng)弧線半徑過(guò)小吋，沉積件散熱能力差，熱累積效應(yīng)強(qiáng)，而??當(dāng)弧線半徑大時(shí)，沉積件的散熱能力強(qiáng)，熱累積效應(yīng)弱，且近似子直線沉積特征??沉積時(shí)的熱累積效應(yīng)，如圖２．２所示。因此，在研究弧線沉積特征在沉積過(guò)程中??的能效時(shí)，還需要考慮到弧線半徑這一因素。??二麻．．．，：?ｉｈｈｈＨＩ＇??大半徑圓柱體沉積過(guò)程?小半徑圓柱體沉積過(guò)程??圖２．１不同半徑弧線在沉積過(guò)程中熱累積差異示意圖??１１??

?１６９８Ｋ?１７４Ｊ／ｇ??３１６Ｌ不銹鋼的比熱容與溫度的計(jì)算結(jié)果如圖２．２所示。為方便計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)??｜５３］，將比熱容做一次線性擬合可得，３１６Ｌ不銹鋼隨溫度變化的比熱容Ｃ（Ｘ？可表??示為：??ｃ（ｒ）?＝?ｃ０－（ｉ＋／？－ｒ）?（２．１）??其中：Ｃｆｌ為３１６Ｌ不銹鋼在溫度為０Ｋ時(shí)的比熱容，其值為０．４６Ｊ／（ｇ＊Ｋ）；夕為比??熱容的溫度系數(shù)，其值為３．９３Ｘ］〇＿４／Ｋ：?ｒ?yàn)椴牧蠈?shí)時(shí)溫度，Ｋ。??８］?—計(jì)算曲線??７＿?——擬合曲線??６－??Ｉ５：??姊■??走３：??紀(jì)２－??丨：一—?丄???０－??０?５００?１０００?１５００?２０００?２５００??溫度（Ｋ）??圖２．２?３１６Ｌ不銹鋼的比熱容與溫度關(guān)系??２．３實(shí)驗(yàn)設(shè)備??依據(jù)ｉ：述的實(shí)驗(yàn)方案，本文在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還需記錄熔池溫度，根據(jù)課題組前??期的實(shí)驗(yàn)方案，本文選擇比色高溫計(jì)來(lái)記錄沉積過(guò)層中熔池的溫度。圖２．３為本??文實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理圖，如圖所示，本文通過(guò)送粉器將粉末輸送到熔覆頭，并通過(guò)??１６??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃拯滔;張超勇;羅敏;謝陽(yáng);周志恒;;一種基于能量守恒原理的數(shù)控車(chē)削能耗模型[J];中國(guó)機(jī)械工程;2015年18期

2 周志恒;張超勇;謝陽(yáng);黃拯滔;邵新宇;;數(shù)控車(chē)床切削參數(shù)的能量效率優(yōu)化[J];計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng);2015年09期

3 陳永城;張述泉;田象軍;王華明;;激光熔化沉積4045鋁合金顯微組織及顯微硬度[J];中國(guó)激光;2015年03期

4 齊曉寧;汪永超;劉毅;張魁偉;;面向綠色制造的切削用量?jī)?yōu)化研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2012年08期

5 姜華;湯海波;方艷麗;王華明;;激光熔化沉積DZ408鎳基高溫合金微細(xì)柱晶顯微組織及性能[J];中國(guó)激光;2012年02期

6 溫鵬;鄭世卿;荻崎賢二;山本元道;;填充熱絲激光窄間隙焊接的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國(guó)激光;2011年11期

7 張冬云;馮青華;李志波;趙志英;;激光直接制造金屬零件技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用[J];航空制造技術(shù);2011年09期

8 劉偉;王太勇;周明;饒俊;;基于蟻群算法的工藝路線生成及優(yōu)化[J];計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng);2010年07期

9 陳建;趙燕偉;李方義;李劍峰;;基于轉(zhuǎn)換橋方法的產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)沖突消解[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2010年09期

10 左鐵釧;陳虹;;21世紀(jì)的綠色制造——激光制造技術(shù)及應(yīng)用[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2009年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李陳賓;基于低能耗高效率目標(biāo)的脈沖激光誘導(dǎo)電弧物理機(jī)制及復(fù)合焊接工藝研究[D];大連理工大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 袁豐波;316L不銹鋼激光直接沉積制造工藝能效研究[D];湖南大學(xué);2017年

本文編號(hào)：2882144