【摘要】：制造業(yè)的飛速發(fā)展帶給人類巨大財富和生活便利,但同時也消耗了大量資源,并導致嚴重的生態(tài)環(huán)境問題,如何平衡經濟利益與環(huán)境資源的關系成為當今國內外學者關注的熱點話題。因此制造過程的環(huán)境特性分析成為實現可持續(xù)制造的重中之重,增材制造技術的出現為制造業(yè)開辟了新的發(fā)展方向,但低生產率、高能耗的生產特點對其發(fā)展有諸多限制。針對目前增材制造過程環(huán)境特性機理尚不明確,理論體系尚不健全,缺乏完善的能耗、物耗預測模型等現狀,本文在國家自然科學基金項目“不確定環(huán)境下再制造系統(tǒng)能效提升與生態(tài)友好機制研究”(編號51775086)的資助下,對激光熔覆這一典型增材技術的環(huán)境特性展開詳細的研究,具體工作概況如下:搭建了激光熔覆系統(tǒng)電能耗監(jiān)測平臺,將整個激光熔覆系統(tǒng)分為激光發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)、機械臂控制柜、送粉系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)等五個子系統(tǒng),通過實驗檢測和數據擬合,分別對各子系統(tǒng)進行能耗建模,從而得到激光熔覆系統(tǒng)整機參數化能耗模型,并通過熔覆20層316L不銹鋼粉工藝驗證了所建模型的正確性,得到的相關數據補充了美國麻省理工大學Gutowski教授已建立的比能圖譜;通過實驗設計(DOE)方法研究激光功率、掃描速度、送粉速率以及主軸提升量四個工藝參數與粉末利用率這一重要物耗指標的關系,借助MINITAB分析軟件進行粉末利用率關于工藝參數的數學分析,從而得到激光熔覆工藝的粉末利用率參數模型,并對模型的合適性進行了全面科學的分析,并對工藝參數的影響規(guī)律進行了詳盡的探討,隨后運用九組正交實驗驗證了參數模型預測粉末利用率的有效性;最后,在激光熔覆系統(tǒng)整機參數化能耗模型、粉末利用率參數模型以及工藝參數對物耗的影響規(guī)律分析的基礎上,進行激光熔覆過程節(jié)能節(jié)材方法的研究�；谀芎哪Ｐ秃头勰├寐蕝的Ｐ徒⒓す馊鄹策^程的比能耗模型,并給出了已知工藝參數下相應熔覆過程能耗的矩陣計算形式以及定義了生產率的計算公式,進而以四個工藝參數為優(yōu)化對象,通過響應曲面法對粉末利用率、比能耗以及生產率三個節(jié)能衡量標準進行了多目標優(yōu)化,實驗驗證參數的優(yōu)化并未破壞熔覆試件的表面質量,并確定了可以實現較好目標的工藝參數的取值范圍,對于工藝方案的制定與選擇具有參考價值。本文的研究深化了研究人員對激光熔覆技術環(huán)境特性的認識,為節(jié)能減排以及其他增材制造技術的相關環(huán)境特性的研究提供了方法參考以及數據支持。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG665

【參考文獻】

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本文編號：2607170