發(fā)布時間：2021-07-15 17:16

　　增材制造技術(shù)變革了傳統(tǒng)的減材加工方式,對具有復(fù)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(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。選區(qū)激光熔化作為增材制造技術(shù)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(yīng)等問題,以及由劇烈變化的溫度場引起的殘余應(yīng)力問題,制約了這項技術(shù)的廣泛應(yīng)用。因而研究孔型缺陷、球化效應(yīng)產(chǎn)生機理及準(zhǔn)確獲取溫度場信息,對發(fā)展選區(qū)激光熔化技術(shù)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(xué)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(jìn)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(jié)果導(dǎo)入到熔池流體力學(xué)模型中預(yù)測熔池流動行為;使用堆積密度求解粉層熱導(dǎo)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(yīng)的關(guān)系。研究結(jié)果... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)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(xué)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(shù)
        1.1.2 選區(qū)激光熔化技術(shù)
    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(xué)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(xué)簡介
        1.3.3 紅外測溫原理簡介
    1.4 主要研究內(nèi)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(shè)備
        2.1.2 實驗材料
    2.2 紅外測溫實驗
        2.2.1 發(fā)射率標(biāo)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(xué)控制方程
    3.4 本章小結(jié)
4 多尺度模型仿真結(jié)果與實驗驗證
    4.1 選區(qū)激光熔化鋪粉模型仿真結(jié)果與實驗驗證
    4.2 選區(qū)激光熔化溫度場模型仿真結(jié)果與實驗驗證
    4.3 選區(qū)激光熔化熔池流體力學(xué)模型仿真結(jié)果與實驗驗證
    4.4 本章小結(jié)
5 球化效應(yīng)和未熔合氣孔與熔池流動行為的關(guān)系
    5.1 熔池典型形貌特征
    5.2 球化效應(yīng)與熔池流動行為的關(guān)系
        5.2.1 Plateau-Rayleigh不穩(wěn)引起的球化
        5.2.2 Marangoni效應(yīng)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(guān)系
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]多孔陶瓷材料力學(xué)特性的離散單元法定量模擬[J]. 周爽,蘇景林,劉曉星,安百鋼,喻寅,賀紅亮,張泉,馮勇進(jìn),王曉宇.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2019(06)
[2]選區(qū)激光熔化316L溫度場研究[J]. 段成紅,郝曉杰,羅翔鵬.  應(yīng)用激光. 2018(05)
[3]多尺度構(gòu)型—多材料融合的功能結(jié)構(gòu)增材制造技術(shù)[J]. 明憲良,唐曄,汪小明,朱榮全,范長超,王耿.  工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新. 2018(04)
[4]通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中暖通空調(diào)新技術(shù)的應(yīng)用[J]. 王哲毅.  居舍. 2018(14)
[5]選區(qū)激光熔化成型懸垂結(jié)構(gòu)特征模擬分析[J]. 林會杰,沈理達(dá),姜金輝,謝德巧,梁繪昕,范欽春.  航空學(xué)報. 2018(07)
[6]增材制造原材料發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 鄧麗榮,王曉剛,陸樹河,華小虎.  科技資訊. 2016(24)
[7]F-Theta自由曲面透鏡的精密與鏡面磨削[J]. 謝晉,孫晉祥,黎宇弘,李青,李楠.  機械工程學(xué)報. 2016(17)
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博士論文
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[2]離散單元法在金屬粉末高速壓制成形過程中的應(yīng)用研究[D]. 王爽.中南大學(xué) 2012
[3]基于紅外熱像儀的溫度測量技術(shù)及其應(yīng)用研究[D]. 李云紅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于流固耦合的血管及血液兩相研究[D]. 韓嘉瑋.西安理工大學(xué) 2018
[2]多通道同軸送粉噴嘴氣粉流匯聚特性研究[D]. 張琦.大連理工大學(xué) 2018
[3]機車電子元器件通風(fēng)散熱系統(tǒng)的仿真與分析[D]. 張金龍.大連交通大學(xué) 2017
[4]Inconel 718合金選區(qū)激光熔化溫度場及微熔池傳熱研究[D]. 王佳琛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[5]激光選區(qū)熔化成型零件表面粗糙度研究及在免組裝機構(gòu)中的應(yīng)用[D]. 劉睿誠.華南理工大學(xué) 2014
[6]基于FLUENT的雙絲焊焊接熔池?zé)釄黾傲鲌鰯?shù)值模擬研究[D]. 張翔.太原科技大學(xué) 2014



本文編號：3286131