本文關鍵詞：旋轉磁場輔助鈦合金激光沉積制造技術研究

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【摘要】：激光沉積制造技術是一種新型的制造技術,利用高能激光束使熔覆材料和的基體形成致密的冶金結合。但是激光沉積制造受環(huán)境的影響較嚴重,制造的零件普遍存在熔合不良、應力較大和力學性能不高等缺點。由于在鑄造和焊接領域應用的電磁攪拌技術使鑄坯和焊接性能得到改善,因此本文將電磁攪拌引入到激光沉積制造加工技術中,研究旋轉磁場對鈦合金激光沉積制造的影響及作用機理。根據(jù)電磁攪拌器的設計準則以及在激光沉積制造的實際應用,研制符合實驗要求的電磁攪拌器。運用有限元方法對不同頻率下電磁攪拌裝置中心處磁場強度以及熔池電磁力進行了模擬分析,并研究了旋轉磁場對熔池電磁力和熔池溫度分布及流場影響,結果表明當電流頻率增大時,熔池中電磁力首先有緩慢減小趨勢,同時功率損耗迅速增大,當頻率繼續(xù)增大時,電磁力逐漸增大,此時功率損耗基本趨于穩(wěn)定;在激勵電流變化的一個周期內(nèi),攪拌裝置中磁場強度也發(fā)生周期性變化。在施加旋轉磁場條件下,熔池整體溫度有所降低,溫度梯度減小,熔池內(nèi)形成圍繞熔池做周向流動的環(huán)流,流速分布均勻。對電磁攪拌輔助條件下鈦合金激光沉積制造進行試驗研究,將試驗結果與模擬結果相結合,對旋轉磁場作用下激光熔池的形貌及組織進行分析。結果表明施加電磁攪拌后熔池的熔深和熔寬有所減小,結合第四章中對熔池的模擬進一步驗證試驗的正確性。在磁場條件下改變了鈦合金單道熔凝的形貌,但對β柱狀晶的影響很小。
【關鍵詞】：電磁攪拌裝置 旋轉磁場 激光熔池 溫度場 流場
【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG665
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 激光沉積制造技術的應用12-14
• 1.1.1 激光沉積制造技術的原理與特點12-13
• 1.1.2 國內(nèi)外研究進展13-14
• 1.2 激光沉積制造面臨的問題14-15
• 1.3 激光沉積制造的計算機模擬15-16
• 1.4 電磁攪拌技術16-17
• 1.4.1 電磁攪拌技術原理及特點16-17
• 1.4.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17
• 1.5 課題的研究內(nèi)容及意義17-20
• 1.5.1 課題研究意義17-18
• 1.5.2 課題的主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 電磁攪拌器的研制20-28
• 2.1 電磁攪拌的作用機理20-22
• 2.1.1 電磁攪拌技術的原理、特點20
• 2.1.2 電磁攪拌技術的分類20-22
• 2.2 電磁攪拌器的研制22-24
• 2.2.1 電磁攪拌器的設計要求22
• 2.2.2 電磁攪拌器的配置方案22-24
• 2.3 電磁攪拌器中心磁場計算24-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第3章 電磁攪拌器的特性研究28-36
• 3.1 ANSYS軟件簡介28-29
• 3.2 電磁場攪拌器模型建立29-31
• 3.2.1 電磁攪拌器有限元模型建立29
• 3.2.2 電磁攪拌器數(shù)學模型建立29-31
• 3.3 模擬驗證31-32
• 3.3.1 模擬過程及參數(shù)31
• 3.3.2 載荷施加及邊界條件31-32
• 3.4 模擬結果分析32-34
• 3.5 本章小結34-36
• 第4章 熔池流動場研究36-48
• 4.1 CFD軟件簡介36-37
• 4.2 熔凝數(shù)學模型建立37-41
• 4.2.1 流場控制方程及邊界條件37-39
• 4.2.2 基材物理模型39
• 4.2.3 熱源模型39-41
• 4.3 模擬過程及參數(shù)41
• 4.4 旋轉磁場對鈦合金熔池的影響41-46
• 4.4.1 溫度場分布41-43
• 4.4.2 熔池流場分布43-46
• 4.5 本章小結46-48
• 第5章 電磁攪拌試驗研究48-54
• 5.1 實驗設備48
• 5.2 實驗材料與方法48-49
• 5.3 試驗結果分析49-52
• 5.3.1 定點熔凝結果分析49-51
• 5.3.2 單道熔凝試驗分析51-52
• 5.4 電磁攪拌對激光熔池影響機理討論52
• 5.5 結論52-54
• 結論54-56
• 參考文獻56-59
• 致謝59-60
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學術論文60

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本文編號：530289