增材制造具備快速、柔性和綠色制造等技術(shù)優(yōu)勢,在航空航天、國防工業(yè)和生物醫(yī)療方面具有重要應(yīng)用前景。然而,增材制造技術(shù)目前存在零件成形精度低和力學(xué)性能不足等瓶頸難題。針對上述技術(shù)瓶頸,現(xiàn)已出現(xiàn)若干種既保持增材制造技術(shù)優(yōu)點,又能吸收傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢的復(fù)合增材制造技術(shù),為瓶頸難題的解決提供了新路徑。激光鍛造復(fù)合增材制造作為一種全新的復(fù)合增材制造技術(shù),其輔助工藝激光鍛造源于激光噴丸強(qiáng)化技術(shù),可利用脈沖激光誘發(fā)的GPa量級沖擊波對中高溫金屬沉積層進(jìn)行“鍛造”,可有效重構(gòu)應(yīng)力分布。本文系統(tǒng)論述了激光鍛造復(fù)合增材制造316L不銹鋼工藝參數(shù)及成形零件殘余應(yīng)力分布規(guī)律方面的研究工作,主要研究內(nèi)容和成果如下:揭示了激光增材制造零件殘余應(yīng)力形成原因及分布規(guī)律。首先通過對增材制造過程中材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行計算與分析,得出了殘余應(yīng)力形成的本質(zhì)原因是材料內(nèi)部發(fā)生了不一致的塑性變形。然后建立了基于熱應(yīng)力平衡方程的數(shù)值模型模擬316L不銹鋼沉積制造過程,溫度場與應(yīng)力場結(jié)果驗證了殘余應(yīng)力形成與陡峭溫度梯度導(dǎo)致的不一致收縮具有密切關(guān)系,揭示了成形零件殘余應(yīng)力分布方向與掃描方向一致且主要表現(xiàn)為拉應(yīng)力的規(guī)律,也為后面激光鍛造工藝參... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于機(jī)加工復(fù)合增材制造的成形零件[36]

a) 選區(qū)激光熔化工藝 b) 基于激光重熔復(fù)合增材制造工藝圖 1-4 不同工藝下成形零件微觀組織[40]Fig.1-4 Microstructure of parts formed by different processes[40]與激光燒蝕、激光重熔工藝相比，激光輔助等離子弧沉積中的激光束并不用于材料，而是為等離子弧沉積提供更多的熱能。Qian 等人指出等離子弧沉用的保護(hù)氣體吸收激光能量而發(fā)生電離，進(jìn)一步提高了等離子弧能量密度并等離子弧直徑，在更集中、能量密度更高的等離子弧加熱下產(chǎn)生更深的熔池晶粒細(xì)化，孔隙率得到降低[41]。基于激光輔助的復(fù)合增材制造技術(shù)，其輔助工藝具有靈活性高的優(yōu)點，激能量光束，在制造過程中或使零件成形精度提高、或細(xì)化晶粒，或降低孔隙其循環(huán)移動使零件經(jīng)歷更復(fù)雜的熱歷史，陡峭溫度梯度使零件產(chǎn)生不均勻塑，從而在零件內(nèi)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，降低材料疲勞性能。該復(fù)合制造技術(shù)涉及眾參數(shù)，需要建立數(shù)學(xué)模型優(yōu)化工藝參數(shù)，從而優(yōu)化零件殘余應(yīng)力分布，提高

b) 超聲噴丸 圖 1-5 基于噴丸的復(fù)合增材制造技術(shù)Fig.1-5 Hybrid-AM by peeningSLM 工藝與激光噴丸耦合，研究了耦合規(guī)律，激光噴丸工藝參數(shù)設(shè)置為 1mm 光 層或 10 層制造后進(jìn)行激光噴丸處理，孔法測量了零件深度方向上的殘余應(yīng)力處理）、激光噴丸試樣（1mm 光斑直徑光噴丸處理）的殘余應(yīng)力分布對比，對激光噴丸的復(fù)合增材制造技術(shù)同樣能夠能，另外，從實驗結(jié)果可以推測出后續(xù)力，這可能是由于 SLM 工藝較 DMD 工否會釋放更多殘余壓應(yīng)力則有待探索。

【參考文獻(xiàn)】：
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