同軸送粉噴嘴作為激光近凈成形技術的關鍵部件,其氣粉流特性決定了成形件質量和成形效率,因此對同軸送粉噴嘴氣粉流匯聚特性的研究尤為重要。本文通過多通道同軸送粉噴嘴送粉實驗,對同軸送粉噴嘴氣粉流在粉管出口處存在的發(fā)散現(xiàn)象進行實驗研究,提出表征氣粉流匯聚特性的發(fā)散角和粉焦距等參數(shù)。建立了同軸送粉噴嘴送粉的有限元仿真模型,通過同軸送粉實驗工藝參數(shù)對模型邊界條件進行設置,確定影響氣粉流匯聚特性的因素。采用磨料流工藝得到不同內表面粗糙度粉管,研究不同粉管內表面粗糙度對氣粉流匯聚特性的影響,并實驗研究氣粉流匯聚特性對于增材制造成形件的影響。主要研究內容如下:（1）提出表征氣粉流匯聚特性的發(fā)散角和粉焦距等參數(shù),通過改變同軸送粉實驗中送粉率、載粉氣速度等工藝參數(shù),分析同軸送粉工藝參數(shù)對氣粉流匯聚特性以及粉末出口速度的影響。（2）利用同軸送粉實驗中獲得的送粉率、載粉氣速度等工藝參數(shù),建立了同軸送粉噴嘴送粉有限元仿真模型,并基于實驗結果合理定義入口邊界條件和壁面邊界條件,通過仿真模型分析同軸送粉工藝中氣粉流發(fā)散的原因。根據(jù)氣粉流發(fā)散角及送粉率分布,建立氣粉流數(shù)學模型,預測氣粉流濃度及粉焦距之間的關系。（3）采... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 激光近凈成形技術原理及研究現(xiàn)狀
        1.1.1 激光近凈成形技術原理
        1.1.2 激光近凈成形優(yōu)勢及不足
    1.2 同軸送粉噴嘴工作原理及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 同軸送粉噴嘴的原理和特點
        1.2.2 同軸送粉噴嘴技術研究現(xiàn)狀
    1.3 粉管內表面粗糙度的加工方法
        1.3.1 粉管內表面粗糙度的加工方法選擇
        1.3.2 磨料流加工原理及研究現(xiàn)狀
    1.4 論文研究主要內容
2 實驗設備及材料
    2.1 同軸送粉實驗平臺搭建及方案
        2.1.1 同軸送粉實驗平臺
        2.1.2 同軸送粉實驗材料
        2.1.3 同軸送粉實驗方案
    2.2 粉管內表面磨削實驗設備及方案
    2.3 激光近凈成形實驗設備及方案
    2.4 實驗結果處理方法
        2.4.1 氣粉流形貌觀測和氣粉流評價參數(shù)定義
        2.4.2 粉管內表面粗糙度測量方法
        2.4.3 LENS成形件分析測試法
    2.5 本章小結
3 同軸送粉噴嘴氣粉流仿真模型及數(shù)學模型建立
    3.1 同軸送粉噴嘴仿真模型的建立及設置
        3.1.1 氣固兩相流模型方程
        3.1.2 同軸送粉噴嘴模型的建立及邊界條件設置
        3.1.3 粉末入口速度方向對氣粉流匯聚性的影響
        3.1.4 離散相入口邊界條件設置
        3.1.5 仿真模型結果
    3.2 同軸送粉噴嘴氣粉流數(shù)學模型的建立
        3.2.1 氣粉流形貌數(shù)學模型建立
        3.2.2 多個粉管氣粉流數(shù)學模型建立
    3.3 氣粉流濃度隨粉焦距變化的對比
        3.3.1 對比方法及平臺的搭建
        3.3.2 不同粉焦距下氣粉流濃度對比
    3.4 本章小結
4 同軸送粉工藝參數(shù)對氣粉流匯聚性的影響
    4.1 載粉氣速度對氣粉流匯聚性的影響
    4.2 送粉率對氣粉流匯聚性的影響
    4.3 載粉氣速度對粉末在粉管出口處的影響
    4.4 彈性恢復系數(shù)對氣粉流匯聚性的影響
        4.4.1 彈性恢復系數(shù)的定義
        4.4.2 彈性恢復系數(shù)對氣粉流匯聚性的影響
    4.5 粉管內表面粗糙度對氣粉流匯聚性的影響
        4.5.1 粗糙度對彈性恢復系數(shù)的影響
        4.5.2 磨料流工藝參數(shù)對粉管內表面粗糙度的影響
        4.5.3 粉管壁面粗糙度對氣粉流匯聚性的影響
    4.6 本章小結
5 氣粉流匯聚性對LENS成形件質量的影響
    5.1 單道單層沉積實驗及分析
        5.1.1 單道單層沉積表面形貌分析
        5.1.2 單道熔池截面分析
    5.2 單道多層實驗及分析
        5.2.1 單道多層薄壁表面形貌分析
        5.2.2 單道多層薄壁尺寸及硬度分布
    5.3 多道多層成形實驗及成形件分析
    5.4 本章小結
總結與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]不銹鋼毛細管的磨料流加工特性研究[J]. 屈帥華,程建明,宋桂珍,賈銀行,劉慧.  太原理工大學學報. 2017(06)
[2]金屬增材制造格柵零件磨粒流拋光[J]. 高航,李世寵,付有志,魏海波,彭燦,王宣平.  航空學報. 2017(10)
[3]3D打印技術在船舶制造中的應用[J]. 李雪峰,夏申琳,楊曉.  世界制造技術與裝備市場. 2017(02)
[4]金屬增材制造技術在模具開發(fā)中的應用[J]. 伍仕雄,楊安民.  模具制造. 2017(03)
[5]增材制造技術在國外航天領域的研究應用現(xiàn)狀[J]. 劉琦,梁曉康,陳濟輪,董鵬,張昆.  導彈與航天運載技術. 2016(06)
[6]基于增材制造技術的鈦合金醫(yī)用植入物[J]. 周夢,成艷,周曉晨,李明,魏崇斌,鄭玉峰,修鵬,蔡宏,劉忠軍,王彩梅,張衛(wèi)平.  中國科學:技術科學. 2016(11)
[7]智能制造與增材制造[J]. 盧秉恒.  科協(xié)論壇. 2016(10)
[8]激光增材制造技術的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 楊強,魯中良,黃福享,李滌塵.  航空制造技術. 2016(12)
[9]金屬材料增材制造技術[J]. 黃春平,黃碩文,劉奮成.  金屬加工(熱加工). 2016(02)
[10]應用于航空領域的金屬高性能增材制造技術[J]. 林鑫,黃衛(wèi)東.  中國材料進展. 2015(09)

博士論文
[1]磨料流加工技術的理論分析和實驗研究[D]. 宋桂珍.太原理工大學 2010

碩士論文
[1]激光熔覆同軸送粉噴嘴優(yōu)化設計及試驗研究[D]. 張振江.大連海事大學 2017
[2]鈦合金激光增材制造缺陷研究[D]. 李永濤.大連理工大學 2017
[3]鈦合金增減材復合制造工藝研究[D]. 黃鑫.大連理工大學 2017
[4]彎管內外表面數(shù)控銑削試驗與內表面加工裝置設計[D]. 孫建立.大連理工大學 2012
[5]管束式換熱器內孔表面電化學光整加工的應用基礎研究[D]. 平宗保.新疆大學 2011
[6]激光熔覆同軸送粉機理研究及裝置設計[D]. 李繼濤.中國石油大學 2011
[7]新型激光熔覆噴嘴設計及實驗研究[D]. 周余.華南理工大學 2010



本文編號：2969211