發(fā)布時(shí)間：2018-10-21 09:30

【摘要】：針對(duì)目前對(duì)增材制造的理論研究不夠深入,對(duì)增材與減材復(fù)合制造的工藝研究不夠系統(tǒng)等問(wèn)題,本文主要研究了激光增材制造不銹鋼的力學(xué)性能和銑削性能。研究了金屬激光增材制造的熱傳導(dǎo)過(guò)程和溫度場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)研究了金屬激光增材制造工藝參數(shù)對(duì)不銹鋼微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能的影響,并對(duì)增材制造工藝參數(shù)和銑削工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。對(duì)比分析了金屬激光增材制造不銹鋼和鍛造不銹鋼的微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能。研究了金屬激光增材制造的熱傳導(dǎo)過(guò)程和溫度場(chǎng)。分別建立了金屬激光增材制造過(guò)程中工件溫度場(chǎng)分布模型和冷卻速率模型。分析了溫度場(chǎng)及其冷卻速率與增材制造工藝參數(shù)之間的關(guān)系。結(jié)果表明,光斑周圍溫度場(chǎng)的溫度隨著激光功率的增大而升高,隨著掃描速度的增大而降低;溫度場(chǎng)的冷卻速率隨著激光功率和工件初始溫度的升高而降低。研究了激光增材制造過(guò)程中成形方向?qū)Σ讳P鋼工件微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)成形方向?yàn)?°時(shí),在垂直沉積高度方向的水平截面上,不銹鋼工件的微觀組織比較均勻;當(dāng)成形方向?yàn)?0°時(shí),在平行沉積高度方向的豎直截面上,不銹鋼工件的微觀組織呈現(xiàn)出大量的具有外延生長(zhǎng)特征的柱狀晶。與成形方向?yàn)?0°時(shí)相比,成形方向?yàn)?°時(shí)不銹鋼工件的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率和硬度均較高。隨著銑削速度的提高,銑削力增大,刀具磨損加劇,表面粗糙度減小;與成形方向?yàn)?0°時(shí)相比,成形方向?yàn)?°時(shí)的銑削力較大,刀具磨損較嚴(yán)重,表面粗糙度較大。研究了激光增材制造過(guò)程中激光掃描速度對(duì)不銹鋼工件微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能的影響。結(jié)果表明,隨著激光掃描速度的增大,不銹鋼工件的晶粒變小,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度降低,硬度升高,斷后伸長(zhǎng)率先增大后減小。激光掃描速度對(duì)刀具磨損的影響較顯著。當(dāng)掃描速度為300 mm/min時(shí),隨著銑削速度的提高,刀具磨損加劇。當(dāng)掃描速度為500、700和900 mm/min時(shí),隨著銑削速度的提高,刀具磨損量先增大后降低,且刀具磨損隨著掃描速度的增加而加劇。隨著銑削速度的提高,銑削力增大,已加工表面粗糙度減小。研究了激光增材制造過(guò)程中激光功率對(duì)不銹鋼工件微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能的影響。結(jié)果表明,隨著激光功率的增大,不銹鋼工件的晶粒變大,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度降低,硬度降低,斷后伸長(zhǎng)率先減小后增大。激光功率對(duì)刀具磨損的影響較顯著。當(dāng)激光功率為1500 W時(shí),隨著銑削速度的提高,刀具磨損加劇。當(dāng)激光功率為2000、2500和3000 W時(shí),隨著銑削速度的提高,刀具磨損量先增大后降低,且刀具磨損隨著激光功率的增大而加劇。隨著銑削速度的提高,銑削力增大,已加工表面粗糙度減小。研究了激光增材制造過(guò)程中層厚對(duì)不銹鋼工件微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能的影響。結(jié)果表明,隨著層厚的增加,不銹鋼工件的晶粒變小,硬度升高,拉伸性能的變化不明顯。層厚對(duì)刀具磨損的影響較顯著。當(dāng)層厚為0.5和1.0 mm時(shí),隨著銑削速度的提高,刀具磨損量先增大后降低。當(dāng)層厚為1.5和2.0 mm時(shí),隨著銑削速度的提高,刀具失效形式由磨損轉(zhuǎn)變?yōu)槠茡p,且破損程度加劇。隨著銑削速度的提高,銑削力增大,已加工表面粗糙度減小。優(yōu)化了激光增材制造不銹鋼的增材制造工藝參數(shù)和銑削工藝參數(shù)。結(jié)果表明,當(dāng)激光掃描速度為700 mm/min,激光功率為1500 W,層厚為1.0 mm,成形方向?yàn)?°,成形環(huán)境溫度為+25℃時(shí),不銹鋼工件的力學(xué)性能較高;當(dāng)銑削速度為150 m/min,每齒進(jìn)給量為0.05 mm/z,銑削深度為0.1mm時(shí),刀具磨損較小,表面粗糙度較小。對(duì)比分析了激光增材制造316不銹鋼與鍛后固溶態(tài)316不銹鋼的微觀組織、力學(xué)性能和銑削性能。結(jié)果表明,鍛造316不銹鋼工件的微觀組織比較均勻,且晶粒粗大;而激光增材制造316不銹鋼工件的微觀組織具有各向異性,且晶粒細(xì)小。以優(yōu)化后的增材制造工藝參數(shù)制造的316不銹鋼工件的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度較高,斷后伸長(zhǎng)率較低。在150 m/min的銑削速度條件下,銑削增材制造不銹鋼工件時(shí)的刀具磨損較小,已加工表面粗糙度較小,因此其銑削性能較好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG142.71;TG665

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本文編號(hào)：2284700