激光熔覆成形技術(shù)作為一種新興的增材制造技術(shù),廣泛的應(yīng)用在航空、航天、醫(yī)療、生物、汽車制造等領(lǐng)域。激光熔覆成形工藝對(duì)成形件的尺寸和形狀有很大影響,合理控制成形工藝至關(guān)重要。目前相關(guān)研究主要集中在工藝參數(shù)對(duì)單道單層熔覆層形狀的影響以及搭接率對(duì)單層熔覆層形狀的影響上,對(duì)單層掃描路徑和Z軸提升量等其他工藝的研究較少且不深入,且目前研究方法大多集中在實(shí)驗(yàn)層面,對(duì)數(shù)據(jù)的需求量很大,實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力,針對(duì)不同材料或不同激光熔覆系統(tǒng)的適應(yīng)性低。因此需要利用仿真和計(jì)算對(duì)單層掃描路徑和Z軸提升量等激光熔覆成形控形工藝進(jìn)行研究。本文進(jìn)行了單層掃描路徑選擇研究,采用數(shù)值模擬方法分析掃描路徑對(duì)溫度場(chǎng)的影響,在激光功率1000W、掃描速度5mm/s、送粉速率0.15g/min、掃描間距1.5mm、基體尺寸40 mm×30 mm×7mm時(shí),同向熔覆邊界處熔池最高溫度比反向熔覆低約300℃,異側(cè)熔覆邊界處熔池最高溫度比同側(cè)熔覆低約500℃。結(jié)果表明同向熔覆和異側(cè)熔覆熔池溫度更加穩(wěn)定,反向熔覆和同側(cè)熔覆邊界熔池溫度過高。熔池溫度影響熔覆層高度和寬度,實(shí)驗(yàn)對(duì)比不同掃描路徑下的熔池溫度以及熔覆層特征,同向熔覆和異側(cè)熔覆過程中的...

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 激光熔覆成形技術(shù)
    1.3 激光熔覆成形控形工藝的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 單道單層激光熔覆控形工藝研究現(xiàn)狀
        1.3.2 多道多層激光熔覆控形工藝研究現(xiàn)狀
        1.3.3 激光熔覆數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.4 現(xiàn)存問題
    1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 研究條件及實(shí)驗(yàn)方案
    2.1 研究條件
        2.1.1 研究材料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.1.3 基本工藝參數(shù)
    2.2 實(shí)驗(yàn)方案
    2.3 本章小結(jié)
3 單層激光熔覆掃描路徑選擇方法研究
    3.1 不同掃描路徑下的溫度場(chǎng)數(shù)值模擬
        3.1.1 材料參數(shù)及工藝參數(shù)的確定
        3.1.2 激光熔覆熱傳導(dǎo)數(shù)學(xué)模型
        3.1.3 ANSYS及“生死單元”法
        3.1.4 溫度場(chǎng)數(shù)值模擬過程
        3.1.5 溫度場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果分析
    3.2 不同掃描路徑下的溫度場(chǎng)特征分析及掃描路徑選擇
        3.2.1 激光熔覆過程熱累積規(guī)律
        3.2.2 溫度場(chǎng)特征分析及掃描路徑選擇
    3.3 本章小結(jié)
4 離焦量和Z軸提升量選擇方法研究
    4.1 同軸送粉式激光熔覆粉末分布模型
        4.1.1 單一粉管粉末分布密度
        4.1.2 多粉管粉末分布密度
    4.2 不同離焦量下的熔覆高度計(jì)算和Z軸提升量選擇
        4.2.1 單層熔覆高度計(jì)算
        4.2.2 多層熔覆離焦量和Z軸提升量選擇
    4.3 本章小結(jié)
5 控形工藝驗(yàn)證及實(shí)體成形實(shí)例研究
    5.1 單層掃描路徑選擇實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.1.1 不同掃描路徑下的熔池特征
        5.1.2 不同掃描路徑下的熔覆層特征
    5.2 離焦量和Z軸提升量選擇實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.2.1 單層熔覆高度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.2.2 多層熔覆離焦量和Z軸提升量選擇實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.3 三維實(shí)體成形實(shí)例研究及分析
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)方案
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        5.3.3 成形件尺寸對(duì)比分析
        5.3.4 成形件表面平整度對(duì)比分析
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
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



本文編號(hào)：3871864