發(fā)布時(shí)間：2020-07-27 15:54

【摘要】：增材制造技術(shù),又稱3D打印技術(shù),是一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ),分層堆積制造出實(shí)體零部件的新興制造技術(shù)。使用3D打印制造金屬零部件和非金屬零部件分類中,以直接成形金屬零部件為該領(lǐng)域的重要研究趨勢(shì),在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家以及我國(guó)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)中占有一席重要的地位。本文在分析各種直接金屬成形方法的基礎(chǔ)上,提出了一種氣動(dòng)膜片式金屬微滴噴射成形系統(tǒng),在技術(shù)分類上類屬熔滴沉積成形,其優(yōu)點(diǎn)是低能耗、成形材料豐富以及工藝簡(jiǎn)單。在各種微滴噴射技術(shù)的權(quán)衡下,選擇氣動(dòng)膜片式金屬微滴噴射技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)是低成本、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噴射穩(wěn)定可控,然后在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的軌跡規(guī)劃下,將熔融的金屬微滴精準(zhǔn)沉積在基板上,分層堆積出金屬零部件。氣動(dòng)膜片式金屬微滴噴射成形系統(tǒng),主要包括機(jī)械平臺(tái)和硬件平臺(tái)兩部分,機(jī)械平臺(tái)的核心是氣動(dòng)膜片式噴射裝置,其他輔助部分包括工作臺(tái)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、加熱元件、氣動(dòng)部分、基板加熱平臺(tái)等。硬件平臺(tái)部分,主要是以Arduino單片機(jī)為核心的控制平臺(tái),實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的三軸控制以及噴射控制,單片機(jī)與上位機(jī)連接提供人機(jī)操作接口。在搭建氣動(dòng)膜片式金屬微滴噴射成形系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上,以無(wú)鉛焊錫料Sn99.3Cu0.7為成形材料,進(jìn)行大量噴射實(shí)驗(yàn),研究不同噴射參數(shù)如驅(qū)動(dòng)壓力,驅(qū)動(dòng)壓力頻率,儲(chǔ)料箱背壓,工作溫度等對(duì)系統(tǒng)的噴射特性的影響。進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)優(yōu)選合適的控制參數(shù),實(shí)現(xiàn)噴射成形系統(tǒng)精準(zhǔn)、穩(wěn)定噴射。在氣動(dòng)膜片式金屬微滴噴射成形系統(tǒng)精準(zhǔn)、穩(wěn)定噴射的基礎(chǔ)上,進(jìn)行成形實(shí)驗(yàn),以無(wú)鉛焊錫料Sn99.3Cu0.7為成形材料,研究系統(tǒng)的成形性能。主要包括一維線條、二維平面、三維立體試樣的打印,研究噴射頻率、基板溫度、沉積高度等成形參數(shù)對(duì)成形性能、表面形貌、形狀精度的影響。另一方面,打印出一維立柱試樣、三維矩形體試驗(yàn),進(jìn)行拉伸測(cè)試,研究成形參數(shù)對(duì)微滴之間、層與層之間的拉伸性能的影響。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH16
【圖文】：

技術(shù)以德國(guó)夫瑯和費(fèi)激光技術(shù)研宄所為代表Ｍ、德國(guó)ＥＯＳ司、國(guó)內(nèi)華中科技大學(xué)（如圖１．３所示）等均研制了邋ＳＬ并開展了一系列實(shí)驗(yàn)研宄。ＳＬＭ技術(shù)的工藝特點(diǎn)是以單成形材料，在高功率激光的作用下，使金屬粉末完全熔造出接近完全致密的金屬零部件。由于制造出的金屬零部織，具有良好的微觀結(jié)構(gòu)，故而能成形出具有優(yōu)異力學(xué)性３逡逑

技術(shù)以德國(guó)夫瑯和費(fèi)激光技術(shù)研宄所為代表Ｍ、德國(guó)ＥＯＳ司、國(guó)內(nèi)華中科技大學(xué)（如圖１．３所示）等均研制了邋ＳＬ并開展了一系列實(shí)驗(yàn)研宄。ＳＬＭ技術(shù)的工藝特點(diǎn)是以單成形材料，在高功率激光的作用下，使金屬粉末完全熔造出接近完全致密的金屬零部件。由于制造出的金屬零部織，具有良好的微觀結(jié)構(gòu)，故而能成形出具有優(yōu)異力學(xué)性３逡逑

因此，該工藝成形的零件尺寸嚴(yán)重受限，一般在１０００ｃｍ３以內(nèi)，但是逡逑該技術(shù)在制造小型零件方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，如義齒、人造骨、鎳鈦合金結(jié)構(gòu)件等［１３ｈ逡逑見(jiàn)圖１．４所示。逡逑（ａ）邐（ｂ）邐，逡逑ｍ逡逑，魯邐ｗ逡逑圖１．邋４邋（ａ）邋ＳＬＭ技術(shù)打印的義齒（ｂ）邋ＳＬＭ在航天領(lǐng)域的應(yīng)用逡逑（２）激光近凈成形（ＬＥＮＳ）是美國(guó)Ｓａｎｄｉａ國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與美國(guó)Ｏｐｔｏｍｅｃ公逡逑司合作開發(fā)出的金屬直接成形技術(shù)。如圖１．５ＬＥＮＳ工藝示意圖所示，采用高能逡逑激光束在沉積區(qū)域產(chǎn)生熔池并高速移動(dòng)，材料以粉末形式直接送入高溫熔區(qū)，熔逡逑化后逐層沉積，制作出高致密金屬零件。ＬＥＮＳ除了能夠進(jìn)行完整零件制造，其逡逑典型應(yīng)用還包括修復(fù)、包覆和添加特征結(jié)構(gòu)［１５１。逡逑激光器（ｊｊｊｊ）邐—反射鏡逡逑ｚｍ＼邋ｒｆ＾逡逑送粉器￣￣ｉｌ邋ＩＩ１逡逑Ｉ邋基板邋丨逡逑ｃｕｅ工作臺(tái)邐逡逑圖１．５邋ＬＥＮＳ工藝示意圖逡逑４逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2772049