發(fā)布時間：2018-03-09 18:26

  本文選題：非垂直激光熔覆　切入點：基礎(chǔ)研究　出處：《新疆大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：激光熔覆技術(shù)是實現(xiàn)零件修復再制造的重要方法,其獨特的工藝原理,廣泛的應用領(lǐng)域,使其在近幾十年里備受研究者的青睞。由于受到熔覆設(shè)備尺寸的限制,對于有些復雜零件不能實現(xiàn)激光束垂直照射基體,激光熔覆時激光束照射在基體上的光斑形狀發(fā)生改變,導致其和基體、粉末的耦合發(fā)生變化,熔覆條件也發(fā)生改變。因此非垂直激光熔覆不能簡單套用激光垂直照射熔覆的研究成果。針對這一問題,對激光熔覆進行了基礎(chǔ)性研究,并借助激光熔覆溫度場數(shù)值模擬研究了非垂直激光照射下熔覆層的幾何形貌與激光入射角的關(guān)系。在研究垂直激光照射熔覆原理的基礎(chǔ)上,并根據(jù)非垂直激光熔覆特點程總結(jié)出物理模型,介紹了光、粉以及基體的耦合過程,為零件修復中非垂直激光熔覆形貌預測做準備。針對零件修復中非垂直激光熔覆物理過程的特點采用“生死”單元技術(shù),利用三維瞬態(tài)溫度場的數(shù)值模擬實現(xiàn)熔覆層的自動擬合,預測出激光束在0°、10°、20°、30°、40°入射角度熔覆層的三維幾何形貌。為了驗證數(shù)值模擬結(jié)果的準確性,保證其他工藝參數(shù)不變的情況下,采用實際實驗對應角度下熔覆層的實際輪廓,并利用電鏡掃描對獲得的不用入射角度下的熔覆層圖片進行寬度、高度測量、潤濕角測量,結(jié)果顯示:熔覆層的寬度隨著激光束的入射角度增大而增加,熔覆層的高度隨著激光入射角度的增大而降低,熔覆層的潤濕角也隨著激光束的入射角度增大而增加,這一結(jié)果與預測結(jié)果十分接近。為了進一步研究熔覆層的質(zhì)量,對熔覆層進行了顯微硬度測量,測量結(jié)果顯示熔覆層的硬度高于基體的硬度值,熔覆層底部的硬度高于頂部的硬度值。最后針對企業(yè)的加工需求進行了內(nèi)孔零件非垂直激光熔覆,熔覆結(jié)果與研究結(jié)果吻合,表明本研究的可行性。
[Abstract]:Laser cladding technology is an important method to realize part repair and remanufacture. Its unique technology principle and wide application field make it popular with researchers in recent decades. Due to the limitation of cladding equipment size, laser cladding technology is very popular in recent decades. For some complicated parts, the laser beam can not be used vertically to irradiate the matrix, and the shape of the laser beam on the substrate changes when the laser cladding, which results in the coupling between the laser beam and the matrix and the powder. The conditions of cladding have also changed. Therefore, the research results of laser vertical irradiation cladding can not be simply applied in non-vertical laser cladding. In view of this problem, the basic research on laser cladding is carried out. Based on the numerical simulation of the temperature field of laser cladding, the relationship between the geometrical morphology of the cladding layer and the laser incident angle under non-vertical laser irradiation is studied. According to the characteristic path of nonvertical laser cladding, the physical model is summarized, and the coupling process of light, powder and matrix is introduced. In order to prepare for the prediction of non-vertical laser cladding morphology in parts repair, the "birth and death" element technique is used to solve the physical process of non-vertical laser cladding. In order to verify the accuracy of the numerical simulation results, the 3D geometric morphology of the cladding layer is predicted by using the numerical simulation of 3D transient temperature field, and the laser beam is predicted at 0 擄/ 10 擄/ 20 擄/ 20 擄/ 30 擄/ 40 擄angle of incidence for the purpose of verifying the accuracy of the numerical simulation results. Under the condition that other technological parameters are not changed, the actual profile of the cladding layer under the corresponding angle of the actual experiment is adopted, and the width, height and wetting angle of the cladding layer obtained without incident angle are measured by scanning electron microscope. The results show that the width of the cladding layer increases with the increase of the incidence angle of the laser beam, the height of the cladding layer decreases with the increase of the incidence angle of the laser beam, and the wetting angle of the cladding layer increases with the increase of the incidence angle of the laser beam. In order to further study the quality of the cladding, the microhardness of the cladding is measured. The results show that the hardness of the cladding is higher than that of the matrix. The hardness at the bottom of the cladding layer is higher than the hardness value at the top. Finally, the non-vertical laser cladding of the inner hole parts is carried out according to the processing demand of the enterprise. The cladding results agree with the results of the study, which indicates the feasibility of this study.
【學位授予單位】：新疆大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.4

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