本文關(guān)鍵詞：304不銹鋼電子束熔絲沉積工藝及穩(wěn)定性研究

  更多相關(guān)文章： 電子束熔絲沉積(EBF3) 層間組織 液-氣界面 動態(tài)平衡方程

【摘要】：本文對電子束熔絲沉積增材制造技術(shù)(EBF3)進行研究,分析了單層電子束熔絲沉積工藝與成形系數(shù)之間的耦合關(guān)系以及單層沉積體的微觀組織;在此基礎上研究了多層沉積體微觀組織,重點分析了沉積層數(shù)對沉積體組織的影響;利用數(shù)值模擬方法分析了熔絲狀態(tài)對沉積過程穩(wěn)定性的影響。建立了熔池液-氣邊界受力模型,得出熔池液-氣邊界動態(tài)平衡方程;分析了邊界法向各力分布情況,討論了熔池液-氣邊界動態(tài)平衡過程及失穩(wěn)過程。熔池液-氣邊界的穩(wěn)定性對沉積過程的穩(wěn)定性及沉積體的成形和質(zhì)量具有重要意義。工藝參數(shù)與成形系數(shù)之間的耦合關(guān)系表明,某一工藝參數(shù)的變化會引起其他工藝參數(shù)對成形影響程度的變化。溫度場結(jié)果表明,沉積層數(shù)增加,每層最高溫度升高,最終趨于一個穩(wěn)定的溫度。對于304不銹鋼薄壁沉積體,沉積前2層時可通過基材散熱,散熱速度較快,沉積層數(shù)大于2層時,散熱路徑發(fā)生改變,被限制在之前的沉積體上,導致散熱速度變慢。散熱路徑的改變使得前2層出現(xiàn)的白色條帶逐漸消失,轉(zhuǎn)而出現(xiàn)貫穿多層沉積層的細長的奧氏體組織。連續(xù)沉積時間對絲受熱變形影響較小,而送絲角度的影響作用最大;干伸長較長,送絲角度較大時易由于絲的受熱變形較大而導致沉積過程中斷。電子束熔絲沉積過程中,液-氣界面法向上主要受彎曲液面表面張力引起的附加壓力Pσ、金屬蒸氣反作用力Pg及液態(tài)金屬內(nèi)部靜壓力Ph的作用;Pσ、Pg維持熔池的穩(wěn)定性,Ph促使熔池失穩(wěn)。Pσ與匙孔壁面金屬蒸氣反作用力引起的液體內(nèi)部靜壓力Ph-V在數(shù)值上相近,且數(shù)值較大,是維持液-氣邊界動態(tài)平衡的主要平衡力,在各法向力的共同作用下,熔池液-氣邊界處于動態(tài)平衡狀狀態(tài)。電子束流加大使得液態(tài)金屬內(nèi)部靜壓力增大,如果彎曲液面表面張力引起的附加壓力與金屬蒸氣反作用力的變化能夠抵消液態(tài)金屬內(nèi)部靜壓力的增大,則熔池液-氣邊界重新恢復到動態(tài)平衡狀態(tài),否則將會引起液態(tài)金屬失穩(wěn)流淌。
【關(guān)鍵詞】：電子束熔絲沉積(EBF3) 層間組織 液-氣界面 動態(tài)平衡方程
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH16;TG142.71
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景9
• 1.2 電子束熔絲沉積原理9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-16
• 1.3.1 電子束熔絲沉積設備研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 電子束熔絲沉積工藝研究現(xiàn)狀11-16
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 試驗材料、設備及方法18-25
• 2.1 試驗材料18
• 2.2 試驗設備18-21
• 2.2.1 電子束熔絲沉積設備18-21
• 2.2.2 分析設備21
• 2.3 試驗方法21-25
• 2.3.1 沉積工藝試驗方法21
• 2.3.2 沉積過程溫度場數(shù)值分析方法21-25
• 第3章 單層電子束熔絲沉積工藝及組織研究25-37
• 3.1 單層電子束熔絲沉積工藝參數(shù)及成形分析25-27
• 3.2 單層成形系數(shù)與沉積工藝回歸分析27-31
• 3.2.1 回歸模型建立27-28
• 3.2.2 回歸模型檢驗28
• 3.2.3 回歸結(jié)果分析28-31
• 3.3 單層沉積過程熱過程及組織分析31-36
• 3.3.1 單層沉積過程熱過程分析31-33
• 3.3.2 單層沉積過程組織分析33-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 多層電子束熔絲沉積組織及熔絲狀態(tài)研究37-50
• 4.1 多層電子束熔絲沉積熱過程分析37-38
• 4.1.1 多層沉積體模型建立37
• 4.1.2 多層沉積過程溫度場分析37-38
• 4.2 多層電子束熔絲沉積體成形及組織分析38-45
• 4.2.1 多層沉積體成形分析38-39
• 4.2.2 多層沉積體組織分析39-45
• 4.3 多層沉積體力學性能分析45
• 4.4 熔絲狀態(tài)對連續(xù)電子束熔絲沉積過程穩(wěn)定性研究45-48
• 4.4.1 熔絲模型建立及參數(shù)選擇45-46
• 4.4.2 熔絲受熱變形分析及對沉積過程穩(wěn)定性影響討論46-48
• 4.5 本章小結(jié)48-50
• 第5章 熔池邊界穩(wěn)定性研究50-61
• 5.1 沉積層形成過程50-51
• 5.2 熔池邊界受力模型建立51-56
• 5.2.1 熔池邊界受力分析51-52
• 5.2.2 熔池邊界受力平衡方程表達52-56
• 5.3 熔池邊界穩(wěn)定性分析56-59
• 5.3.1 液-氣界面處各力分布情況57-58
• 5.3.2 熔池邊界穩(wěn)定性討論58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻62-67
• 致謝67

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本文編號：683990