本文關(guān)鍵詞：激光銑削對激光熔覆成形件的整形機理和試驗研究

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【摘要】：激光熔覆成形過程中,熔覆層表面易出現(xiàn)粉末粘結(jié)、節(jié)點凹凸不平等問題,導(dǎo)致熔覆件表面精度較差。為改善熔覆件表面質(zhì)量,引入激光銑削技術(shù),將“增材”與“減材”相結(jié)合,實現(xiàn)激光復(fù)合成形。本文針對Fe313激光熔覆件的整形,進行激光銑削的研究和探索,主要內(nèi)容如下:(1)分析激光束與材料相互作用的機理,建立粗糙度的數(shù)學(xué)模型,計算激光去除熔覆層材料的閾值。同時,針對熔覆層表面不平整的缺陷,從單點、單道熔池模型入手,探究激光銑削過程中熔液流動改善熔覆層表面不平整的模型。(2)采用脈沖激光對Fe313熔覆件進行銑削試驗,在單點燒蝕試驗中,探究激光束的平均功率、脈寬、離焦量、重復(fù)頻率對凹坑直徑變化的基本規(guī)律;在單道銑削試驗中,分析點間距對單道銑削粗糙度的影響;在單層銑削試驗中,研究平均功率、脈寬、重復(fù)頻率對激光熔覆層表面局部粗糙度,及整體平整度的影響規(guī)律。進一步通過建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對熔覆層的表面質(zhì)量進行預(yù)測,為實現(xiàn)閉環(huán)控制提供基礎(chǔ)。同時,通過正交試驗極差分析和方差分析的方法,探究各激光工藝參數(shù)影響熔覆層表面質(zhì)量的權(quán)重,得出對于熔覆層的局部粗糙度,點間距的影響最大且高度顯著,其次為平均功率;對于整體平整度,平均功率影響最大且顯著,其次為脈寬。(3)利用ANSYS軟件,建立激光銑削熔覆層時的溫度場模型,對移動激光熱源輻照下熔覆層的溫度場進行了數(shù)值模擬和分析,得到了不同激光工藝參數(shù)下的溫度場的變化規(guī)律,將模擬結(jié)果的熔融深度、寬度與實際測量的熔融深度、寬度作對比,基本一致。(4)對于光潔的整形表面,激光束有重熔硬化作用,重熔后組織呈晶粒細化的現(xiàn)象,且隨著激光功率的增加,細化區(qū)域的深度加深;脈寬對細化區(qū)域的深度影響不明顯。隨著平均功率的增大,熔覆層表層的硬度先增大后減小,其硬度強化區(qū)域增大。激光束能量偏高及偏低時,熔覆層損傷,不同程度促使晶粒增長。同時,通過能譜分析發(fā)現(xiàn),激光的銑削作用使熔覆層的元素組成發(fā)生區(qū)域性的變化。以上研究表明,利用激光銑削對熔覆成形件具有短流程、低成本的整形效果,與現(xiàn)有的激光熔覆-機械加工復(fù)合成形相比,大大提高了工作效率,降低了生產(chǎn)成本。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG54;TG665

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本文編號：1148470