【摘要】：本文自主設(shè)計(jì)一套激光選區(qū)熔化增材制造粉末床裝置,對316L粉末激光選區(qū)熔化增材制造工藝進(jìn)行探究,采集了成形過程中的電信號,分析了等離子體電信號特征與單熔道成形特征。在激光選區(qū)熔化增材制造中單熔道成形是零件成形的基礎(chǔ),通過控制變量法,優(yōu)化了不同激光功率、不同掃描速度和不同金屬粉末厚度下成形工藝。通過對單熔道宏觀成形分析,本文將熔道分為五類:“球化熔道”、“斷續(xù)熔道”、“縮頸熔道”、“合用熔道”和“過熔熔道”;通過對單熔道截面形狀分析,將熔道截面形狀分為四類:“球化形”、“淺灘形”、“熱導(dǎo)形”和“深熔形”。只有熔道為“合用熔道”且截面形狀為“熱導(dǎo)形”的熔道成形才是較好的成形。在單熔道成形合適的基材下,選擇合適的熔道的間距和合適的工藝參數(shù)可以更好控制成形過程。將采集的電信號進(jìn)行分析,結(jié)果表明不同的熔道截面形狀對應(yīng)不同的等離子體電信號時(shí)域特征和不同的自相關(guān)性特征,因此通過電信號可區(qū)分不同SLM成形。當(dāng)熔道截面中基材沒有發(fā)生熔化時(shí),對應(yīng)的電信號為空采信號;當(dāng)熔道截面形狀為“淺灘形”時(shí),時(shí)域電信號在極少的時(shí)間出現(xiàn)負(fù)電壓信號;當(dāng)熔道截面形狀為“熱導(dǎo)形”時(shí),對應(yīng)的時(shí)域電信號大部分時(shí)間出現(xiàn)負(fù)電壓信號,在少部分時(shí)間出現(xiàn)0V電壓信號,并且自相關(guān)系數(shù)分析發(fā)現(xiàn)等離子體電信號不出現(xiàn)周期性特征;當(dāng)熔道截面形狀為“深熔形”時(shí),電信號全為負(fù)電壓信號,未出現(xiàn)0V電壓,電信號電壓幅值隨熱輸入增大而增大,通過自相關(guān)分析,發(fā)現(xiàn)此時(shí)電信號存在周期性特征,周期隨著熱輸入增大而增大。
【圖文】：

圖 1-1 金屬零件 SLM 工藝原理流程光等離子體等離子體是各種激光加工過程（激光焊接、激光燒結(jié)、激光熔中的重要物理現(xiàn)象。在激光加工過程中，由于聚焦的激光光斑，所以當(dāng)激光照射到母材時(shí)，其表層的溫度迅速升高并超過母氣化現(xiàn)象。金屬蒸氣原子繼續(xù)吸收激光能量，物質(zhì)原子或分子子體[7]。激光束照射到材料上，材料電離出光致等離子體，而過來干擾激光對材料的能量，影響激光對材料的輻照，從而影激光等離子體與激光束之間的相互作用如下幾個(gè)方面。）激光等離子體對激光能量的吸收作用光在其誘發(fā)的光致等離子體傳播時(shí)，由于激光等離子體被認(rèn)為介質(zhì)，等離子體會吸收部分激光能量，使得激光強(qiáng)度會減少[8

光加工過程中，雖然有許多可以抑制等離子體產(chǎn)生的方法，減影響，，但是大部分方法是無法完全消除等離子體。真空激光焊抑制等離子體[14]，由于它工藝復(fù)雜，工作環(huán)境要求高，應(yīng)用不消除，只能采用一些方法監(jiān)測和控制。子體的動態(tài)行為通常間接地在一些物理現(xiàn)象中反映，這些物理。等離子體一方面吸收入射激光的能量，另一方面又對外釋放同時(shí)還有等離子體聲波產(chǎn)生，在一定條件下還會出現(xiàn)等離子體現(xiàn)象，產(chǎn)生電場[8]。所以這些信號包含加工過程和成形質(zhì)量的是激光加工過程實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制的信息源。通過檢測系統(tǒng)檢測聲信號和電信號等，將這些信號進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和分析，分析出為。近年來，國內(nèi)外研究學(xué)者對激光等離子體的研究方法有很像分析法、光譜診斷法、光信號探測法、聲信號診斷法、電信現(xiàn)的數(shù)值模擬法等，如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG665

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本文編號：2635358