增材制造技術變革了傳統(tǒng)的減材加工方式,對具有復雜幾何特征的零件具有較強的加工適用性,在航空、航天、汽車等領域有廣泛的應用前景。選區(qū)激光熔化作為增材制造技術中的一種,具有精度高、材料利用率高、污染小等優(yōu)點,但是由于熔池不穩(wěn)定流動帶來的孔型缺陷和球化效應等問題,以及由劇烈變化的溫度場引起的殘余應力問題,制約了這項技術的廣泛應用。因而研究孔型缺陷、球化效應產生機理及準確獲取溫度場信息,對發(fā)展選區(qū)激光熔化技術具有重要意義。本文采用離散單元法建立了粉末尺度下的鋪粉模型,采用有限體積法建立了熔池流體力學模型和粉層尺度下的溫度場模型,利用多尺度建模方法對選區(qū)激光熔化過程進行模擬仿真。研究不同底面條件下鋪粉后粉末分布情況,使用平均配位數(shù)和堆積密度表征粉床的致密度,將鋪粉模型模擬結果導入到熔池流體力學模型中預測熔池流動行為;使用堆積密度求解粉層熱導率,研究激光功率對溫度歷程的影響。采用激光共聚焦顯微鏡和超景深顯微鏡觀測增材件表面成形形貌,采用紅外測溫試驗測量選區(qū)激光熔化過程溫度歷程,驗證多尺度模型的可靠性。通過對熔池流動行為的理論及實驗分析,建立了熔池流動行為與熔道間未熔合孔洞、球化效應的關系。研究結果... 

【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)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 金屬激光增材制造原理及其分類
        1.1.1 激光近凈成形技術
        1.1.2 選區(qū)激光熔化技術
    1.2 SLM工藝研究現(xiàn)狀
        1.2.1 SLM鋪粉過程研究現(xiàn)狀
        1.2.2 SLM溫度場研究現(xiàn)狀
        1.2.3 SLM熔池流體力學研究現(xiàn)狀
    1.3 選區(qū)激光熔化研究方法
        1.3.1 離散單元法簡介
        1.3.2 計算流體力學簡介
        1.3.3 紅外測溫原理簡介
    1.4 主要研究內容
2 選區(qū)激光熔化與紅外測溫實驗方案
    2.1 選區(qū)激光熔化實驗
        2.1.1 實驗設備
        2.1.2 實驗材料
    2.2 紅外測溫實驗
        2.2.1 發(fā)射率標定實驗
        2.2.2 選區(qū)激光熔化溫度測量實驗
3 選區(qū)激光熔化多尺度建模
    3.1 選區(qū)激光熔化鋪粉模型建模
        3.1.1 線性彈簧接觸模型
        3.1.2 鋪粉過程建模
        3.1.3 不同底面狀態(tài)上鋪粉模型建模
    3.2 選區(qū)激光熔化溫度場模型建模
        3.2.1 幾種激光熱源模型簡介
        3.2.2 溫度場模型建模
    3.3 選區(qū)激光熔化熔池CFD模型建模
        3.3.1 熔池熔化凝固模擬
        3.3.2 熔池流體力學控制方程
    3.4 本章小結
4 多尺度模型仿真結果與實驗驗證
    4.1 選區(qū)激光熔化鋪粉模型仿真結果與實驗驗證
    4.2 選區(qū)激光熔化溫度場模型仿真結果與實驗驗證
    4.3 選區(qū)激光熔化熔池流體力學模型仿真結果與實驗驗證
    4.4 本章小結
5 球化效應和未熔合氣孔與熔池流動行為的關系
    5.1 熔池典型形貌特征
    5.2 球化效應與熔池流動行為的關系
        5.2.1 Plateau-Rayleigh不穩(wěn)引起的球化
        5.2.2 Marangoni效應對球化的影響
    5.3 底面形態(tài)對熔道球化的影響
        5.3.1 底面形態(tài)對熔道球化和熔池流動行為的影響
        5.3.2 不同底面形態(tài)下激光功率對熔池流動行為的影響
    5.4 未熔合孔洞與熔池流動行為的關系
    5.5 本章小結
結論與展望
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
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本文編號：3286131