基于脈沖激光的金屬分層沉積制造是目前3D打印技術的研究熱點和前沿問題。該技術主要是將三維實體進行切片化處理,得到若干個二維平面,行業(yè)內稱之為“降維處理”,通過激光熱源逐層熔化堆疊成型目標實體。相對于傳統(tǒng)加工方式而言,該工藝不但加工簡單,精確度有一定保證,還極大的縮短了生產周期,具有巨大的市場潛力,已經在航空、醫(yī)療、汽車等相關領域有了廣泛的應用。目前,基于脈沖激光的金屬結構分層沉積技術主要以選區(qū)激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)工藝為主,其理論及工藝研究日趨完善。但是,SLM工藝通常需要高規(guī)格高成本的設備及其專用熔融粉末,工藝成本偏高制約了其在民用工業(yè)的大范圍使用。本文提出了一種低成本的金屬結構分層沉積方法,利用激光點焊機的激光光源,以及國產金屬粉末,精確控制熔融層厚度,采用分層制造原理進行金屬微結構的直接成形,稱之為準SLM。在保證成形質量的前提下,大幅度的降低制造成本。首先,深入分析了脈沖激光成形Inconel718合金粉末的工藝原理,利用ANSYS仿真軟件對該工藝過程建立了物理模型,并研究分析了分層厚度、激光功率、激光移動速度與合金粉末內部溫度場之間...

【文章頁數】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題基金
    1.2 課題研究的背景及意義
    1.3 選區(qū)激光熔化工藝的概述
        1.3.1 選區(qū)激光熔化工藝的優(yōu)勢
        1.3.2 選區(qū)激光熔化工藝存在的問題
        1.3.3 脈沖激光成形工藝
    1.4 選區(qū)激光熔化技術的發(fā)展現狀
        1.4.1 選區(qū)激光熔化技術的國外發(fā)展現狀
        1.4.2 選區(qū)激光熔化技術的國內發(fā)展現狀
        1.4.3 選區(qū)激光熔化工藝裝備的發(fā)展及現狀
    1.5 表面織構的研究現狀
    1.6 研究內容
第2章 實驗材料與設備
    2.1 實驗材料
    2.2 實驗設備介紹
        2.2.1 成型設備
        2.2.2 分層控制單元
        2.2.3 檢測及輔助設備
    2.3 成型樣件處理方法簡介
第3章 脈沖激光熔化分層沉積溫度場數值模擬
    3.1 單元類型的選擇
    3.2 材料的熱物性參數
    3.3 邊界條件與初始條件
    3.4 移動熱源的加載
        3.4.1 單道激光能量輸入模型
        3.4.2 高斯熱源
    3.5 仿真模型的建立
    3.6 仿真結果與分析
        3.6.1 激光功率與粉厚的選擇
        3.6.2 熱源移動速度的選擇
    3.7 本章小結
第4章 脈沖激光金屬分層沉積工藝研究
    4.1 單層單道的工藝研究
        4.1.1 掃描速度對單熔道成形的影響
        4.1.2 激光頻率對單熔道成形的影響
        4.1.3 脈沖寬度對單熔道成形的影響
        4.1.4 峰值電流對單熔道成形的影響
        4.1.5 分層厚度對單熔道成形的影響
    4.2 單層多道的工藝研究
        4.2.1 理論分析
        4.2.2 搭接率的選擇
        4.2.3 掃描策略的選擇
    4.3 多層熔道的工藝研究
    4.4 本章小結
第5章 織構化表面應用研究
    5.1 表面織構
    5.2 關于表面織構摩擦學性能仿真分析
        5.2.1 實驗條件
        5.2.2 仿真建模
        5.2.3 仿真結果分析
    5.3 織構制備
        5.3.1 實驗材料與設備
        5.3.2 工藝參數對微織構形貌的影響
        5.3.3 工藝參數對微織構單元間距的影響
    5.4 表面織構的摩擦學性能實驗
        5.4.1 性能表征
        5.4.2 結果與討論
        5.4.3 作用機制分析
    5.5 本章小結
第6章 典型工藝應用研究
    6.1 傾角構件成形
        6.1.1 理論分析
        6.1.2 傾角特征設計
        6.1.3 傾角特征成形與質量分析
    6.2 變密度網格構件成形
        6.2.1 理論分析
        6.2.2 方形網格成形
        6.2.3 異形網格成形
    6.3 蜂窩構件成形
    6.4 實體試件性能分析
        6.4.1 實體硬度分析
        6.4.2 實體金相組織分析
        6.4.3 實體致密度檢測
    6.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況
致謝



本文編號：3799895