選區(qū)激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）工藝過程相對簡單,成型金屬材料范圍較廣,具有很好的發(fā)展前景。該技術在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的同時,可以盡可能的使制件的致密度接近100%,而且成型后的制件可以不需要后處理或只需簡單后處理就直接投入使用,相比于傳統(tǒng)的制造工藝,使用該技術制造的零件各方面的性能可以更優(yōu)。本文首先制備了H13鋼的SLM試樣,接著對試樣的顯微組織和性能進行了觀察和分析,然后采用有限元軟件ABAQUS,對SLM加工過程中不易觀察的溫度場、熔池形貌和應力場進行了分析。結果表明,實驗得到了最大致密度為97.47%的試樣,發(fā)現(xiàn)致密度隨激光功率的增大先增大,后略有減小,隨掃描速度的增大而減小。試樣出現(xiàn)了球化、未熔化和未熔合等缺陷,顯微組織主要以馬氏體為主,試樣的晶粒內(nèi)部存在尺寸為幾微米至數(shù)十微米的條狀和胞狀亞結構。數(shù)值模擬溫度場方面,影響最高溫度的主要熱物理參數(shù)是比熱容,而熱導率影響冷卻速度;而應力場方面,影響應力場的主要力學性能參數(shù)是熱膨脹系數(shù)。粉床下方實體體積越小,散熱效果越差,但同時可以減小加工過程中的應力。冷卻時,粉末-實體交界處及附近區(qū)域的等溫線出... 

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 選區(qū)激光熔化技術簡介
    1.2 SLM實驗方面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 SLM材料國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 SLM設備國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 SLM工藝國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 SLM數(shù)值模擬方面國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 SLM溫度場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 SLM應力場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 研究方法及基本理論
    2.1 SLM實驗及性能測試
        2.1.1 試樣的制備
        2.1.2 致密度測量方法
        2.1.3 顯微分析方法
        2.1.4 硬度測量方法
        2.1.5 殘余應力測量方法及原理
    2.2 SLM數(shù)值模擬溫度場分析
        2.2.1 溫度場控制方程
        2.2.2 邊界條件
        2.2.3 熱源模型
        2.2.4 H13 鋼的熱物理參數(shù)
        2.2.5 潛熱處理
    2.3 SLM數(shù)值模擬應力場分析
        2.3.1 屈服準則
        2.3.2 流動準則
        2.3.3 強化準則
        2.3.4 熱彈塑性本構關系
        2.3.5 H13 鋼的力學性能參數(shù)
    2.4 本章小結
第3章 H13鋼SLM成型及性能分析
    3.1 實驗材料
    3.2 致密度測量
    3.3 顯微分析
    3.4 硬度測量
    3.5 本章小結
第4章 SLM溫度場及熔池形貌的研究
    4.1 有限元幾何模型
    4.2 熱源模型驗證
    4.3 熱物理參數(shù)的影響
    4.4 粉床下方結構對溫度場的影響
    4.5 工藝參數(shù)對單道溫度場的影響
    4.6 工藝參數(shù)對多道溫度場的影響
    4.7 本章小結
第5章 SLM應力場的研究
    5.1 約束條件
    5.2 應力分布特征
    5.3 力學參數(shù)的影響
    5.4 粉床下方結構對應力場的影響
    5.5 單道應力場研究
        5.5.1 不同激光功率的影響
        5.5.2 不同掃描速度的影響
    5.6 多道應力場研究
        5.6.1 不同激光功率的影響
        5.6.2 不同掃描速度的影響
    5.7 本章小結
結論
展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]AlSi10Mg粉末激光選區(qū)熔化溫度場的數(shù)值模擬[J]. 杜洋,喬鳳斌,郭立杰,李鵬,朱小剛.  電焊機. 2018(08)
[2]H13鋼CCT曲線的測定與分析[J]. 樊明強,毛磊,秦森,張雲(yún)飛,田志強,孫中華.  熱加工工藝. 2018(02)
[3]激光熔覆鎳基合金溫度場和應力場數(shù)值模擬[J]. 李美艷,韓彬,蔡春波,王勇,宋立新.  焊接學報. 2015(05)
[4]激光選區(qū)熔化技術及其在個性化醫(yī)學中的應用[J]. 楊永強,宋長輝,王迪.  機械工程學報. 2014(21)
[5]焊接數(shù)值模擬中熱源的選用原則[J]. 谷京晨,童莉葛,黎磊,王立,尹少武,白世武.  材料導報. 2014(01)
[6]金屬粉末選區(qū)激光熔化單道掃描熱應力場的數(shù)值模擬[J]. 任忠,王東東,白培康,馬國云.  熱加工工藝. 2010(15)
[7]SLM激光快速成型設備的設計與開發(fā)[J]. 陳光霞,曾曉雁.  機械設計與制造. 2010(08)
[8]基板預熱對激光金屬沉積成形過程熱應力的影響[J]. 龍日升,劉偉軍,邢飛,王華兵,卞宏友.  機械工程學報. 2009(10)
[9]激光熔覆層溫度場和應力場的數(shù)值模擬[J]. 程廣萍,李明喜,何宜柱,丁林.  熱處理. 2009(04)
[10]選區(qū)激光熔化快速成型過程溫度場數(shù)值模擬[J]. 師文慶,楊永強,黃延祿,程大偉.  激光技術. 2008(04)

博士論文
[1]熔融沉積成型有限元模擬與工藝優(yōu)化研究[D]. 紀良波.南昌大學 2011

碩士論文
[1]選擇性激光熔化成型薄壁件的有限元分析及實驗研究[D]. 劉超.重慶大學 2018
[2]H13鋼的選擇性激光熔化制備及殘余應力分析[D]. 鄭東來.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[3]選區(qū)激光熔化成型醫(yī)用Ti-6Al-4V合金的組織和性能研究[D]. 蔣軍杰.重慶大學 2015
[4]選區(qū)激光熔化AlSi10Mg溫度場及應力場數(shù)值模擬研究[D]. 李雅莉.南京航空航天大學 2015
[5]鈦合金薄板激光焊接變形控制研究[D]. 劉西霞.湖南大學 2014
[6]GH4169鎳基合金粉末選區(qū)激光熔化基礎工藝研究[D]. 杜膠義.中北大學 2014
[7]選區(qū)激光熔化成形過程的應力場模擬及實驗研究[D]. 姜毅.華中科技大學 2012
[8]低碳鋼/低合金高強鋼薄板焊接變形的數(shù)值模擬[D]. 孫岱.重慶大學 2011
[9]金屬粉末選擇性激光熔化成形模擬及試驗研究[D]. 李佳桂.華中科技大學 2007



本文編號：3648600