本文關(guān)鍵詞：激光近凈成形工藝研究及其性能分析

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【摘要】：激光近凈成形制造技術(shù)綜合了激光熔覆與快速成型兩項技術(shù)的優(yōu)點,屬于一種全新的生產(chǎn)技術(shù)。這種技術(shù)能夠結(jié)合物體三維模型快速生產(chǎn)各種需要的金屬工件,被普遍運用于航空航天、汽車等產(chǎn)業(yè)中,因而這一技術(shù)獲得了相關(guān)研究領(lǐng)域高度的重視。對激光近凈成形平臺的儀器選擇和搭建工作進行介紹。為使激光源、送粉機構(gòu)、運動機構(gòu)等獨立單元能夠組成一個激光近凈成形系統(tǒng),將激光器、送粉機、高溫計等設(shè)備的相關(guān)功能利用數(shù)字/模擬信號集成到機械手臂的控制機柜中,并在機械手臂的運動程序中添加信號輸出語句,以便在運動過程中實現(xiàn)所有設(shè)備的同步控制。對所搭建的熔覆成型系統(tǒng)的基本性能進行了摸索研究。利用單道單層熔覆正交實驗進行主要技術(shù)參數(shù)的分析,借此了解上述工藝參數(shù)對熔覆層高、寬兩方面所造成的影響,最終確立一組合理的參數(shù)。利用得到的單道單層熔覆工藝參數(shù)進行成型實驗,發(fā)現(xiàn)成型結(jié)果并不十分理想,為了分析實驗失敗的原因,建立了激光近凈成形薄壁零件的有限元分析模型,結(jié)合ANSYS生死單元方法實現(xiàn)了成型過程中激光熱源的移動加載,通過激光近凈成形薄壁零件溫度場的數(shù)值模擬,了解了各時間段模擬溫度場內(nèi)部溫度狀態(tài),為零件生產(chǎn)工藝的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。在仿真模擬的基礎(chǔ)上,通過采用雙色高溫計測量熔池溫度,實現(xiàn)了對激光輸出功率實時控制,成功完成了薄壁圓筒試件的制造。對所得試件進行實驗分析,結(jié)果表明：與恒功率成型相比,恒溫成型所得薄壁零件表面相對平滑,壁厚無上下規(guī)格差距明顯的現(xiàn)象,整體無裂痕。
【關(guān)鍵詞】：激光近凈成形 激光熔覆 成型精度 數(shù)值分析 恒溫控制
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN249
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 緒論14-22
• 1.1 課題研究背景及意義14-18
• 1.2 快速成型技術(shù)的發(fā)展概況18
• 1.3 激光熔覆技術(shù)的發(fā)展概況18-20
• 1.4 現(xiàn)階段存在問題20-21
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容21-22
• 第二章 激光近凈成形技術(shù)22-28
• 2.1 激光熔覆技術(shù)原理22-24
• 2.2 快速成型技術(shù)原理24
• 2.3 激光近凈成形技術(shù)24-28
• 2.3.1 激光近凈成形技術(shù)原理24-25
• 2.3.2 激光近凈成形技術(shù)的特點25-28
• 第三章 激光近凈成形系統(tǒng)平臺28-35
• 3.1 激光近凈成形平臺設(shè)備28-31
• 3.1.1 激光器28
• 3.1.2 熔覆頭28-29
• 3.1.3 機械手臂29-30
• 3.1.4 送粉機30-31
• 3.1.5 加工平臺31
• 3.1.6 高溫計31
• 3.2 激光近凈成形系統(tǒng)連接31-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 單道單層熔覆工藝的研究35-44
• 4.1 單道單層熔覆實驗35-36
• 4.1.1 實驗材料35
• 4.1.2 實驗方案35-36
• 4.2 工藝參數(shù)對熔覆層尺寸的影響36-41
• 4.3 單道工藝參數(shù)優(yōu)化41-43
• 4.3.1 正交表因素、水平的選擇41
• 4.3.2 正交實驗結(jié)果與分析41-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 第五章 激光近凈成形的溫度場模擬分析44-58
• 5.1 激光近凈成形的理論基礎(chǔ)44-48
• 5.1.1 激光近凈成形過程中的能量分析45-46
• 5.1.2 粉末與激光的相互作用46
• 5.1.3 粉末與基體的相互作用46-47
• 5.1.4 激光近凈成形過程中的熱學分析47-48
• 5.2 激光近凈成形過程模型的建立48-51
• 5.2.1 成型過程模型的處理48-49
• 5.2.2 模擬單元的選擇49
• 5.2.3 生死單元技術(shù)49-50
• 5.2.4 定義材料屬性50
• 5.2.5 劃分網(wǎng)格50-51
• 5.2.6 溫度場模擬計算過程51
• 5.3 有限元模擬計算結(jié)果分析51-56
• 5.4 本章小結(jié)56-58
• 第六章 激光近凈成形零件的實驗及結(jié)果分析58-64
• 6.1 實驗方案設(shè)計58-59
• 6.2 實驗方法59
• 6.3 薄壁成型實驗的結(jié)果分析59-63
• 6.3.1 薄壁試件的成型結(jié)果59-60
• 6.3.2 試件成型高度及寬度的分析60-61
• 6.3.3 試件的顯微硬度分析61-62
• 6.3.4 試件的金相分析62-63
• 6.4 本章小結(jié)63-64
• 第七章 結(jié)論及展望64-66
• 7.1 結(jié)論64-65
• 7.2 展望65-66
• 參考文獻66-72
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況72

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1 吳東江;盧衛(wèi)鋒;陳云嘯;馬廣義;郭玉泉;郭東明;;ZrO_2-13%Al_2O_3陶瓷薄壁件激光近凈成形實驗[J];中國激光;2012年07期

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2 楊振亮;何新波;馬安;吳茂;劉榮軍;胡海峰;張玉娣;曲選輝;;金剛石-碳化硅復(fù)合材料的近凈成形研究[A];第十七屆全國高技術(shù)陶瓷學術(shù)年會摘要集[C];2012年

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1 沈初杰;激光近凈成形工藝研究及其性能分析[D];合肥工業(yè)大學;2016年

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本文編號：804989